JP2023006657A - Mechanical quantity measuring device - Google Patents

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宏明 四方
Hiroaki Yomo
健太郎 宮嶋
Kentaro Miyajima
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Abstract

To improve the performance of a mechanical quantity measuring device.SOLUTION: A mechanical quantity measuring device 1 includes a semiconductor chip 2 on which a strain sensing circuit is formed, and an insulating base plate 3 on which the semiconductor chip 2 is mounted. The semiconductor chip 2 is bonded to the base plate 3 via a bonding material 5, and the bonding material 5 is preferably made of solder or metal nanoparticles. The mechanical quantity measuring device 1 is attached to an object 7 to be measured using a conductive bonding material 8. The strain generated in the object to be measured 7 is transmitted to the semiconductor chip 2 via the bonding material 8, the base plate 3, and the bonding material 5.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

新規性喪失の例外適用申請有り There is an application for exception to loss of novelty

本発明は、力学量測定装置に関する。 The present invention relates to a mechanical quantity measuring device.

特開2009-264976号公報(特許文献1)には、半導体歪センサーに関する技術が記載されており、歪センサーチップをベース板に搭載した半導体歪センサーが開示されている。 Japanese Patent Laying-Open No. 2009-264976 (Patent Document 1) describes a technique related to a semiconductor strain sensor, and discloses a semiconductor strain sensor having a strain sensor chip mounted on a base plate.

特開2012-47608号公報(特許文献2)には、ブリッジ回路を用いた力学量測定装置に関する技術が記載されている。 Japanese Patent Laying-Open No. 2012-47608 (Patent Document 2) describes a technique related to a mechanical quantity measuring device using a bridge circuit.

特開2009-264976号公報JP 2009-264976 A 特開2012-47608号公報Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2012-47608

A.H.Chokshi,A.Rosen,J.Karch and H.Gleiter;Scripta METALLURGICA:Vol23,1989,pp.1679-1684A.H.Chokshi,A.Rosen,J.Karch and H.Gleiter;Scripta METALLUGICA:Vol23,1989,pp.1679-1684

ベース板に歪センサーチップを搭載すると、半導体歪センサーを扱いやすくなる。しかしながら、金属からなるベース板に歪センサーチップを搭載した半導体歪センサーの場合には、半導体歪センサーの使用形態に制限が生じるなどして、半導体歪センサーの使い勝手が悪くなり、また、半導体歪センサーの性能が低下する虞がある。 Mounting the strain sensor chip on the base plate makes the semiconductor strain sensor easier to handle. However, in the case of a semiconductor strain sensor in which a strain sensor chip is mounted on a base plate made of metal, there are restrictions on how the semiconductor strain sensor can be used. performance may be degraded.

例えば、金属からなるベース板に歪センサーチップを搭載した半導体歪センサーを、金属からなる測定対象物に取り付けた場合には、測定対象物とベース板とが導通してしまい、半導体歪センサーと測定対象物との間に電流が流れる虞があり、半導体歪センサーが、測定対象物からの電気的ノイズの影響を受けてしまう懸念がある。かといって、半導体歪センサーと測定対象物との間の導通と防ぐために、金属からなるベース板に歪センサーチップを搭載した半導体歪センサーを、絶縁性の接着剤を用いて測定対象物に取り付けた場合には、半田などの導電性の接合材を用いた場合に比べて、半導体歪センサーの性能が低下する虞がある。 For example, if a semiconductor strain sensor with a strain sensor chip mounted on a metal base plate is attached to a metal object to be measured, the object to be measured and the base plate will be electrically connected, resulting in an electrical connection between the semiconductor strain sensor and the measurement. A current may flow between the object and the semiconductor strain sensor, and there is a concern that the semiconductor strain sensor may be affected by electrical noise from the object to be measured. On the other hand, in order to prevent conduction between the semiconductor strain sensor and the object to be measured, a semiconductor strain sensor with a strain sensor chip mounted on a base plate made of metal is attached to the object to be measured using an insulating adhesive. In this case, the performance of the semiconductor strain sensor may be deteriorated compared to the case where a conductive bonding material such as solder is used.

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 Other problems and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.

一実施の形態によれば、力学量測定装置は、歪検出部と、前記歪検出部を搭載する絶縁性の構造体と、を備える。 According to one embodiment, a mechanical quantity measuring device includes a strain detector and an insulating structure on which the strain detector is mounted.

一実施の形態によれば、力学量測定装置の使い勝手がよくなる。また、力学量測定装置の性能を向上させることができる。 According to one embodiment, the usability of the mechanical quantity measuring device is improved. Also, the performance of the mechanical quantity measuring device can be improved.

実施の形態1の力学量測定装置を示す平面図である。1 is a plan view showing a mechanical quantity measuring device according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態1の力学量測定装置を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a mechanical quantity measuring device according to Embodiment 1; FIG. 図1および図2の力学量測定装置を測定対象物に取り付けた状態を模式的に示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the mechanical quantity measuring device of FIGS. 1 and 2 is attached to an object to be measured; 図1および図2の力学量測定装置で用いられている半導体チップの平面構成を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory view showing a planar configuration of a semiconductor chip used in the mechanical quantity measuring device of FIGS. 1 and 2; FIG. 検討例の学量測定装置を測定対象物に取り付けた状態を模式的に示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the scholastic quantity measuring device of the study example is attached to an object to be measured; 応力分布を解析した結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the result of having analyzed stress distribution. 実施の形態2の力学量測定装置を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing a mechanical quantity measuring device according to Embodiment 2; 実施の形態2の力学量測定装置を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a mechanical quantity measuring device according to Embodiment 2; ひずみ伝達率を解析した結果の一例を示したグラフである。It is the graph which showed an example of the result of having analyzed the strain transmissibility. 実施の形態3の力学量測定装置を示す平面図である。FIG. 11 is a plan view showing a mechanical quantity measuring device according to Embodiment 3; 実施の形態3の力学量測定装置を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a mechanical quantity measuring device according to Embodiment 3; 実施の形態4の力学量測定装置を示す平面図である。FIG. 11 is a plan view showing a mechanical quantity measuring device according to Embodiment 4; 実施の形態4の力学量測定装置を示す平面透視図である。FIG. 11 is a plan perspective view showing a mechanical quantity measuring device according to Embodiment 4; 実施の形態3の力学量測定装置を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a mechanical quantity measuring device according to Embodiment 3; 実施の形態3の力学量測定装置を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a mechanical quantity measuring device according to Embodiment 3; 実施の形態3の力学量測定装置を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a mechanical quantity measuring device according to Embodiment 3; 実施の形態5の力学量測定装置を示す平面透視図である。FIG. 11 is a plan perspective view showing a mechanical quantity measuring device according to Embodiment 5; 実施の形態5の力学量測定装置を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a mechanical quantity measuring device according to Embodiment 5; 実施の形態5の力学量測定装置を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a mechanical quantity measuring device according to Embodiment 5; 実施の形態6の力学量測定装置を示す平視図である。FIG. 20 is a plan view showing a mechanical quantity measuring device according to Embodiment 6; 実施の形態6の力学量測定装置を示す断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view showing a mechanical quantity measuring device according to Embodiment 6; フレキシブル基板を取り付ける前の実施の形態6の力学量測定装置を示す平面図である。FIG. 11 is a plan view showing the mechanical quantity measuring device of Embodiment 6 before attaching a flexible substrate. フレキシブル基板を取り付ける前の実施の形態6の力学量測定装置を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing the mechanical quantity measuring device of Embodiment 6 before attaching a flexible substrate.

以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。 Hereinafter, embodiments will be described in detail based on the drawings. In addition, in all the drawings for describing the embodiments, members having the same functions are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof will be omitted. Also, in the following embodiments, the description of the same or similar parts will not be repeated in principle unless particularly necessary.

また、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見易くするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。 In addition, in the drawings used in the embodiments, hatching may be omitted even in cross-sectional views in order to make the drawings easier to see. Also, even a plan view may be hatched to make the drawing easier to see.

(実施の形態1)
<力学量測定装置の構成について>
本実施の形態の力学量測定装置1を、図面を参照して説明する。
(Embodiment 1)
<Regarding the configuration of the mechanical quantity measuring device>
A mechanical quantity measuring device 1 according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.

図1は、本実施の形態の力学量測定装置1を示す平面図(上面図)であり、図2は、本実施の形態の力学量測定装置1を示す断面図である。図1には、力学量測定装置1の上面側の平面図が示されており、図1のA1-A1線の位置での断面図が、図2にほぼ対応している。なお、図1および以降の各図に示されるX方向およびY方向は、互いに直交する方向である。また、X方向およびY方向は、ベース板3の上面に略平行な方向であり、従って、半導体チップ2の主面に略平行な方向でもある。 FIG. 1 is a plan view (top view) showing a mechanical quantity measuring device 1 according to the present embodiment, and FIG. 2 is a sectional view showing the mechanical quantity measuring device 1 according to the present embodiment. FIG. 1 shows a plan view of the upper side of the mechanical quantity measuring device 1, and a cross-sectional view taken along line A1-A1 in FIG. 1 substantially corresponds to FIG. Note that the X direction and the Y direction shown in FIG. 1 and subsequent figures are directions orthogonal to each other. Also, the X direction and the Y direction are directions substantially parallel to the upper surface of the base plate 3 and, accordingly, directions substantially parallel to the main surface of the semiconductor chip 2 .

図1および図2に示されるように、本実施の形態の力学量測定装置1は、歪検出部としての半導体チップ(歪センサーチップ)2と、半導体チップ2を搭載(支持、固定)する構造体としてのベース板(構造体)3と、を有している。半導体チップ2は、ベース板3上に接合材5を介して搭載されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, a mechanical quantity measuring device 1 according to the present embodiment includes a semiconductor chip (strain sensor chip) 2 as a strain detector, and a structure in which the semiconductor chip 2 is mounted (supported and fixed). and a base plate (structure) 3 as a body. A semiconductor chip 2 is mounted on a base plate 3 with a bonding material 5 interposed therebetween.

半導体チップ2は、歪検知回路(歪検出回路、歪センサ回路)が形成された半導体チップ、すなわち歪センサーチップである。半導体チップ2は、歪(ひずみ)を検出する機能を有しているため、歪検出部とみなすことができる。ベース板3は、半導体チップ2を搭載する絶縁性の構造体である。 The semiconductor chip 2 is a semiconductor chip in which a strain detection circuit (strain detection circuit, strain sensor circuit) is formed, that is, a strain sensor chip. Since the semiconductor chip 2 has a function of detecting strain (distortion), it can be regarded as a strain detector. The base plate 3 is an insulating structure on which the semiconductor chip 2 is mounted.

具体的には、ベース板3は、絶縁材料からなるベース板(基板)であるが、ベース板3には、必要に応じて導体パターン(導体層、配線層)4が形成されている。導体パターン4を、ベース板3の構成要素の一部とみなすこともできる。すなわち、ベース板3は、主として絶縁材料からなるが、導体パターン4を含むこともできる。 Specifically, the base plate 3 is a base plate (substrate) made of an insulating material, and a conductor pattern (conductor layer, wiring layer) 4 is formed on the base plate 3 as necessary. The conductor pattern 4 can also be regarded as part of the component of the base plate 3 . That is, the base plate 3 is mainly made of an insulating material, but can also include the conductor pattern 4 .

図1および図2の場合は、導体パターン4として、導体パターン4a,4bがベース板3の上面に形成されている。このうち、導体パターン4aは、ベース板3の上面における半導体チップ2を搭載する領域に形成されている。また、導体パターン4bは、ベース板3の上面における半導体チップ2を搭載する領域の周囲に形成されている。ベース板3は、好ましくはセラミック(セラミック材料)からなる。このため、ベース板3は、好ましくはセラミック基板からなる。導体パターン4は、好ましくは金属材料からなり、例えばモリブデン(Mo)とタングステン(W)の合金膜などからなる。なお、ベース板3の上面は、半導体チップ2を搭載する側の主面に対応し、ベース板3の下面は、上面とは反対側の主面に対応している。 1 and 2, conductor patterns 4a and 4b are formed on the upper surface of the base plate 3 as the conductor pattern 4. In FIG. Among them, the conductor pattern 4a is formed in a region on the upper surface of the base plate 3 where the semiconductor chip 2 is mounted. Also, the conductor pattern 4b is formed around the area on the upper surface of the base plate 3 where the semiconductor chip 2 is mounted. The base plate 3 preferably consists of ceramic (ceramic material). Therefore, the base plate 3 preferably consists of a ceramic substrate. The conductor pattern 4 is preferably made of a metal material, such as an alloy film of molybdenum (Mo) and tungsten (W). The upper surface of the base plate 3 corresponds to the main surface on which the semiconductor chip 2 is mounted, and the lower surface of the base plate 3 corresponds to the main surface opposite to the upper surface.

平面視において、半導体チップ2は、半導体チップ2の中心に対して点対称な平面形状を有しており、半導体チップ2の平面形状は、好ましくは正方形状(略正方形)である。また、平面視において、ベース板3は、ベース板3の中心に対して点対称な平面形状を有しており、ベース板3の平面形状は、好ましくは正方形状である。図1の場合は、半導体チップ2およびベース板3のそれぞれは、X方向に平行な辺とY方向に平行な辺とを有する正方形状を有している。 In a plan view, the semiconductor chip 2 has a planar shape point-symmetrical with respect to the center of the semiconductor chip 2, and the planar shape of the semiconductor chip 2 is preferably square (substantially square). In a plan view, the base plate 3 has a planar shape that is point-symmetrical with respect to the center of the base plate 3, and the planar shape of the base plate 3 is preferably square. In the case of FIG. 1, each of the semiconductor chip 2 and the base plate 3 has a square shape having sides parallel to the X direction and sides parallel to the Y direction.

半導体チップ2は、ベース板3の上面の中央に搭載されていることが好ましく、平面視において、半導体チップ2の中心がベース板3の中心にほぼ一致するように半導体チップ2が配置されていれば、更に好ましい。また、半導体チップ2とベース板3とが正方形状の場合は、半導体チップ2の四辺がベース板3の四辺とそれぞれ平行となるように半導体チップ2が配置されていれば、より好ましく、図1にはこの場合が示されている。他の形態として、半導体チップ2の各辺がベース板3の各辺に対して45°傾斜するように、半導体チップ2を配置させる場合もあり得る。ここで、平面視とは、半導体チップ2の主面またはベース板3の上面に略平行な平面で見た場合に対応している。 The semiconductor chip 2 is preferably mounted in the center of the upper surface of the base plate 3, and the semiconductor chip 2 is arranged so that the center of the semiconductor chip 2 substantially coincides with the center of the base plate 3 in plan view. is more preferable. Further, when the semiconductor chip 2 and the base plate 3 are square, it is more preferable if the semiconductor chip 2 is arranged so that the four sides of the semiconductor chip 2 are parallel to the four sides of the base plate 3, respectively. shows this case. As another form, the semiconductor chip 2 may be arranged such that each side of the semiconductor chip 2 is inclined at 45° with respect to each side of the base plate 3 . Here, the planar view corresponds to the case of viewing from a plane substantially parallel to the main surface of the semiconductor chip 2 or the upper surface of the base plate 3 .

半導体チップ2は、ベース板3の上面の導体パターン4a上に、接合材(接合層)5を介して接合されて固定されている。すなわち、半導体チップ2と導体パターン4aとの間には、接合材5が介在している。接合材5としては、絶縁性の接着剤を用いることもできるが、導電性の接合材がより好ましく、半田または金属ナノ粒子を好適に用いることができる。ここで、典型的には、平均粒径が1~数百nmの金属粒子からなる金属材料を金属ナノ粒子と呼ぶ。接合材5として金属ナノ粒子を用いる場合は、例えば銅ナノ粒子を好適に用いることができる。 The semiconductor chip 2 is bonded and fixed onto the conductor pattern 4 a on the upper surface of the base plate 3 via a bonding material (bonding layer) 5 . That is, the bonding material 5 is interposed between the semiconductor chip 2 and the conductor pattern 4a. As the bonding material 5, an insulating adhesive can be used, but a conductive bonding material is more preferable, and solder or metal nanoparticles can be preferably used. Here, typically, a metal material composed of metal particles having an average particle size of 1 to several hundred nm is called metal nanoparticles. When metal nanoparticles are used as the bonding material 5, for example, copper nanoparticles can be suitably used.

導体パターン4aは、半導体チップ2をベース板3に接合材5で接合しやすくするために設けられている。導体パターン4aが無くとも、ベース板3の上面に直接的に半導体チップ2を接合材5で接合できるのであれば、ベース板3の上面に導体パターン4aを形成しなくともよい。しかしながら、接合材5として、絶縁性の接合材ではなく、導電性の接合材を用いる場合は、導体パターン4aが無いと、半導体チップ2を導電性の接合材5を介してベース板3に接合しにくい。このため、本実施の形態では、ベース板3の上面に導体パターン4aを形成しておき、その導体パターン4a上に導電性の接合材5を介して半導体チップ2を搭載している。これにより、半導体チップ2を導電性の接合材5を介して導体パターン4aに強固に接合し、半導体チップ2をベース板3に搭載して固定することができる。 The conductor pattern 4 a is provided to facilitate bonding of the semiconductor chip 2 to the base plate 3 with the bonding material 5 . If the semiconductor chip 2 can be directly bonded to the upper surface of the base plate 3 with the bonding material 5 without the conductor pattern 4a, the conductor pattern 4a need not be formed on the upper surface of the base plate 3. FIG. However, when a conductive bonding material is used as the bonding material 5 instead of an insulating bonding material, the semiconductor chip 2 can be bonded to the base plate 3 via the conductive bonding material 5 without the conductor pattern 4a. hard to do. Therefore, in this embodiment, the conductor pattern 4a is formed on the upper surface of the base plate 3, and the semiconductor chip 2 is mounted on the conductor pattern 4a with the conductive bonding material 5 interposed therebetween. As a result, the semiconductor chip 2 can be firmly bonded to the conductor pattern 4a via the conductive bonding material 5, and the semiconductor chip 2 can be mounted on the base plate 3 and fixed.

導体パターン4bは、半導体チップ2の電極2aと電気的に接続するための電極(端子)であり、ベース板3の上面に複数形成されている。以下では、導体パターン4bを電極4bと称する場合がある。半導体チップ2は、複数の電極(パッド電極)2aを有しており、それら複数の電極2aは、半導体チップ2の主面(上面)に形成されている。半導体チップ2の複数の電極2aと、ベース板3の上面に形成された複数の電極4bとは、複数の導電性のワイヤ(ボンディングワイヤ)6を介して電気的に接続されている。ワイヤ6は、金属細線からなる。ワイヤ6の一方の端部が、半導体チップ2の電極2aと接続され、ワイヤ6の他方の端部が、ベース板3の上面に形成された電極4bと接続されている。 The conductor patterns 4 b are electrodes (terminals) for electrically connecting to the electrodes 2 a of the semiconductor chip 2 , and are formed in plurality on the upper surface of the base plate 3 . Below, the conductor pattern 4b may be called the electrode 4b. The semiconductor chip 2 has a plurality of electrodes (pad electrodes) 2 a , and the plurality of electrodes 2 a are formed on the main surface (top surface) of the semiconductor chip 2 . A plurality of electrodes 2 a of the semiconductor chip 2 and a plurality of electrodes 4 b formed on the upper surface of the base plate 3 are electrically connected via a plurality of conductive wires (bonding wires) 6 . The wire 6 consists of a fine metal wire. One end of wire 6 is connected to electrode 2 a of semiconductor chip 2 , and the other end of wire 6 is connected to electrode 4 b formed on the upper surface of base plate 3 .

また、本実施の形態では、半導体チップ2の複数の電極2aと、ベース板3の上面に形成された複数の電極4bとを、複数のワイヤ6を介して電気的に接続しているが、他の形態として、ベース板3の上面に電極4bを形成しない場合もあり得る。その場合は、ベース板3にフレキシブル基板を接続し、そのフレキシブル基板の複数の電極と、半導体チップ2の複数の電極2aとを、複数のワイヤを介して電気的に接続すればよい。 In this embodiment, the plurality of electrodes 2a of the semiconductor chip 2 and the plurality of electrodes 4b formed on the upper surface of the base plate 3 are electrically connected via the plurality of wires 6. As another form, the electrode 4b may not be formed on the upper surface of the base plate 3. FIG. In that case, a flexible substrate is connected to the base plate 3, and a plurality of electrodes of the flexible substrate and a plurality of electrodes 2a of the semiconductor chip 2 are electrically connected via a plurality of wires.

図3は、力学量測定装置1を測定対象物7に取り付けた(貼り付けた)状態を模式的に示す断面図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the mechanical quantity measuring device 1 is attached (attached) to the measurement object 7. As shown in FIG.

図3に示されるように、力学量測定装置1を測定対象物7に取り付ける(貼り付ける)際は、力学量測定装置1のベース板3の下面が測定対象物7に接合材8を介して接合されて固定される。接合材8は、絶縁性の接着剤を用いることもできるが、より好ましくは導電性の接合材であり、半田などを好適に用いることができる。また、測定対象物7は、導電性を有していてもよく、例えば金属材料からなる。 As shown in FIG. 3 , when attaching (sticking) the mechanical quantity measuring device 1 to the measuring object 7 , the lower surface of the base plate 3 of the mechanical quantity measuring device 1 is attached to the measuring object 7 via the bonding material 8 . Joined and fixed. Although an insulating adhesive may be used as the bonding material 8, a conductive bonding material is more preferable, and solder or the like can be suitably used. Moreover, the measurement object 7 may have conductivity, and is made of, for example, a metal material.

ベース板3は、絶縁性のベース板であるため、測定対象物7が導電性材料(好ましくは金属材料)からなる場合に、接合材8として導電性の接合材(好ましくは半田)を用いても、測定対象物7とベース板3とが導通するのを回避でき、従って、測定対象物7と半導体チップ2とが導通するのを回避することができる。 Since the base plate 3 is an insulating base plate, a conductive bonding material (preferably solder) is used as the bonding material 8 when the measurement object 7 is made of a conductive material (preferably a metal material). Also, it is possible to avoid electrical connection between the measurement object 7 and the base plate 3 , thus avoiding electrical connection between the measurement object 7 and the semiconductor chip 2 .

また、接合材8によるベース板3と測定対象物7との接合を容易とするために、ベース板3の下面にも導体パターン(図示せず)を形成しておき、そのベース板3の下面の導体パターンと測定対象物7とを接合材8を介して接合することもできる。その場合、そのベース板3の下面の導体パターンは、ベース板3の上面の導体パターン4a,4bや半導体チップ2とは電気的に接続されていないことが好ましい。 In order to facilitate bonding between the base plate 3 and the measurement object 7 with the bonding material 8, a conductor pattern (not shown) is also formed on the lower surface of the base plate 3. It is also possible to bond the conductor pattern and the measurement object 7 via the bonding material 8 . In that case, the conductor pattern on the lower surface of the base plate 3 is preferably not electrically connected to the conductor patterns 4 a and 4 b on the upper surface of the base plate 3 and the semiconductor chip 2 .

力学量測定装置1を測定対象物7に取り付けた(貼り付けた)ことで、測定対象物7に発生した歪を、力学量測定装置1により検知することができる。すなわち、測定対象物7で発生した歪は、接合材8を介してベース板3に伝わり、更にベース板3から接合材5を介して半導体チップ2に伝わる。測定対象物7から接合材8、ベース板3および接合材5を介して半導体チップ2に伝達された歪は、半導体チップ2に形成されている歪検知回路で検知される。このため、接合材5は、半導体チップ2をベース板3に固定する役割だけでなく、ベース板3から半導体チップ2に歪を伝達する役割も有している。 By attaching (sticking) the mechanical quantity measuring device 1 to the measuring object 7 , the strain generated in the measuring object 7 can be detected by the mechanical quantity measuring device 1 . That is, the strain generated in the object to be measured 7 is transmitted to the base plate 3 via the bonding material 8 and further transmitted from the base plate 3 to the semiconductor chip 2 via the bonding material 5 . The strain transmitted from the object to be measured 7 to the semiconductor chip 2 via the bonding material 8 , the base plate 3 and the bonding material 5 is detected by a strain detection circuit formed in the semiconductor chip 2 . Therefore, the bonding material 5 not only has a role of fixing the semiconductor chip 2 to the base plate 3 but also has a role of transmitting strain from the base plate 3 to the semiconductor chip 2 .

ここでは、本実施の形態の力学量測定装置1を測定対象物7に取り付ける場合について図示および説明したが、後述の実施の形態2~6の力学量測定装置1a~1eを測定対象物7に取り付ける場合も同様である。 Here, the case where the mechanical quantity measuring device 1 of the present embodiment is attached to the measuring object 7 is illustrated and described, but the mechanical quantity measuring devices 1a to 1e of Embodiments 2 to 6 described later are attached to the measuring object 7. The same is true for mounting.

次に、力学量測定装置1の製造工程の一例について説明する。 Next, an example of the manufacturing process of the mechanical quantity measuring device 1 will be described.

力学量測定装置1を製造するには、まず、半導体チップ2とベース板3を用意する。それから、半導体チップ2を、接合材5を介してベース板3に搭載して接合する。それから、ワイヤボンディング工程を行って、半導体チップ2の複数の電極2aとベース板3の上面の複数の電極4bとを、複数のワイヤ6を介してそれぞれ電気的に接続する。その後、半導体チップ2を封止する封止樹脂(図示せず)を形成してもよい。 To manufacture the mechanical quantity measuring device 1, first, the semiconductor chip 2 and the base plate 3 are prepared. Then, the semiconductor chip 2 is mounted on the base plate 3 via the bonding material 5 and bonded. Then, a wire bonding process is performed to electrically connect the plurality of electrodes 2a of the semiconductor chip 2 and the plurality of electrodes 4b on the upper surface of the base plate 3 through the plurality of wires 6, respectively. After that, a sealing resin (not shown) for sealing the semiconductor chip 2 may be formed.

<半導体チップについて>
次に、半導体チップ2の構成例について、図4を参照して説明する。図4は、半導体チップ2の平面構成を示す説明図である。
<About semiconductor chips>
Next, a configuration example of the semiconductor chip 2 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a planar configuration of the semiconductor chip 2. As shown in FIG.

半導体チップ2は、歪検知回路が形成された半導体チップ、すなわち歪センサーチップである。半導体チップ2を構成する半導体基板11は、例えばシリコン(具体的には単結晶シリコン基板)からなる。半導体基板11は、半導体チップ2の中心に対して点対称な平面形状を有しており、好ましくは正方形状の平面形状を有している。 The semiconductor chip 2 is a semiconductor chip in which a strain sensing circuit is formed, that is, a strain sensor chip. A semiconductor substrate 11 forming the semiconductor chip 2 is made of, for example, silicon (specifically, a single crystal silicon substrate). The semiconductor substrate 11 has a planar shape point-symmetrical with respect to the center of the semiconductor chip 2, preferably a square planar shape.

図4に示されるように、半導体チップ2を構成する半導体基板11には、半導体チップ2の中心に対して点対称に配置された4つの拡散抵抗領域12a,12b,12c,12dが形成されている。これらの4つの拡散抵抗領域12a,12b,12c,12dは、歪を電気抵抗の変化として捉えるピエゾ抵抗素子として機能する。例えば、拡散抵抗領域12aと拡散抵抗領域12cは、Y方向の歪を電気抵抗の変化として捉えるピエゾ抵抗素子として機能し、また、拡散抵抗領域12bと拡散抵抗領域12dは、X方向の歪を電気抵抗の変化として捉えるピエゾ抵抗素子として機能する。このため、これらの4つの拡散抵抗領域12a,12b,12c,12dは、歪検知回路を構成する。 As shown in FIG. 4, a semiconductor substrate 11 forming a semiconductor chip 2 is formed with four diffusion resistance regions 12a, 12b, 12c, and 12d arranged point-symmetrically with respect to the center of the semiconductor chip 2. As shown in FIG. there is These four diffusion resistance regions 12a, 12b, 12c, and 12d function as piezoresistive elements that capture strain as changes in electrical resistance. For example, the diffused resistance regions 12a and 12c function as piezoresistive elements that detect strain in the Y direction as changes in electrical resistance, and the diffused resistance regions 12b and 12d function as electrical strain in the X direction. It functions as a piezoresistive element that captures changes in resistance. Therefore, these four diffused resistance regions 12a, 12b, 12c and 12d form a strain sensing circuit.

半導体チップ2に形成された歪検知回路においては、4つの拡散抵抗領域12a,12b,12c,12dがブリッジ回路を構成しており、4つの拡散抵抗領域12a,12b,12c,12dにおける電気抵抗の変化に基づいて、X方向に生じる歪とY方向に生じる歪との差分に対応する信号を出力するようになっている。例えば、半導体チップ2に形成されている歪検知回路は、X方向に生じる歪とY方向に生じる歪との差分に対応する電気抵抗の変化を電圧値として出力するように構成されている。このように、X方向に生じる歪とY方向に生じる歪との差分に対応する信号を出力する歪検知回路によれば、歪検知回路からの出力信号(出力電圧)が大きくなることから、歪の検出感度を向上することができる利点が得られる。 In the strain sensing circuit formed on the semiconductor chip 2, the four diffusion resistance regions 12a, 12b, 12c and 12d constitute a bridge circuit, and the electric resistance in the four diffusion resistance regions 12a, 12b, 12c and 12d is Based on the change, a signal corresponding to the difference between the strain occurring in the X direction and the strain occurring in the Y direction is output. For example, the strain detection circuit formed in the semiconductor chip 2 is configured to output a change in electrical resistance corresponding to the difference between the strain occurring in the X direction and the strain occurring in the Y direction as a voltage value. Thus, according to the strain detection circuit that outputs a signal corresponding to the difference between the strain that occurs in the X direction and the strain that occurs in the Y direction, the output signal (output voltage) from the strain detection circuit increases. The advantage of being able to improve the detection sensitivity of is obtained.

なお、回路構成的にX方向に生じる歪とY方向に生じる歪の差分を計測する構造ならば、必ずしも4つの拡散抵抗領域とは限らない。例えば、平行に配列してあるならば4つとは限らず、4つ以上であってもよい。すなわち、図4と等価の回路であれば、拡散抵抗領域の数は4つに限定されるものではない。 It should be noted that the number of diffused resistance regions is not limited to four if the structure measures the difference between the strain occurring in the X direction and the strain occurring in the Y direction in terms of circuit configuration. For example, the number is not limited to four as long as they are arranged in parallel, and the number may be four or more. That is, the number of diffused resistance regions is not limited to four as long as the circuit is equivalent to that of FIG.

<主要な特徴と効果について>
本実施の形態の主要な特徴のうちの一つは、歪検知回路が形成された半導体チップ2(歪センサーチップ)を絶縁性のベース板3に搭載(実装)したことである。半導体チップ2をベース板3に搭載したことにより、力学量測定装置1を取り扱いやすくなる。例えば、上記図3のように、力学量測定装置1のベース板3を測定対象物7に接合することにより、測定対象物7で生じた歪を力学量測定装置1で検知することができる。
<Main features and effects>
One of the main features of this embodiment is that a semiconductor chip 2 (strain sensor chip) having a strain sensing circuit formed thereon is mounted (mounted) on an insulating base plate 3 . By mounting the semiconductor chip 2 on the base plate 3, the mechanical quantity measuring device 1 becomes easy to handle. For example, by bonding the base plate 3 of the mechanical quantity measuring device 1 to the measuring object 7 as shown in FIG.

図5は、本発明者が検討した検討例の力学量測定装置101を測定対象物107に取り付けた状態を模式的に示す断面図であり、上記図3に相当するものである。図5に示される検討例の力学量測定装置101は、金属材料からなる導電性のベース板103と、ベース板103上に接合材105を介して搭載された半導体チップ102とを有している。半導体チップ102は、本実施の形態の半導体チップ102に相当するものであり、歪検知回路が形成された半導体チップ(歪センサーチップ)である。図5に示されるように、検討例の力学量測定装置101を測定対象物107に取り付ける際は、力学量測定装置101のベース板103の下面が測定対象物107に接合材108を介して接合されて固定される。 FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the mechanical quantity measuring device 101 of the study example studied by the present inventor is attached to the measurement object 107, and corresponds to FIG. A mechanical quantity measuring device 101 of the study example shown in FIG. 5 has a conductive base plate 103 made of a metal material, and a semiconductor chip 102 mounted on the base plate 103 via a bonding material 105. . The semiconductor chip 102 corresponds to the semiconductor chip 102 of this embodiment, and is a semiconductor chip (strain sensor chip) in which a strain sensing circuit is formed. As shown in FIG. 5, when the mechanical quantity measuring device 101 of the study example is attached to the measuring object 107, the lower surface of the base plate 103 of the mechanical quantity measuring device 101 is joined to the measuring object 107 via the joining material 108. fixed.

検討例の力学量測定装置101では、ベース板103は、導電性のベース板である。ベース板103が導電性のベース板の場合には、力学量測定装置101の使用形態によっては不具合が生じる虞があるため、力学量測定装置101の使用形態に制限が生じるなどして、力学量測定装置101の使い勝手が悪くなり、また、力学量測定装置101の性能が低下する虞がある。 In the mechanical quantity measuring device 101 of the study example, the base plate 103 is a conductive base plate. If the base plate 103 is a conductive base plate, there is a possibility that problems may occur depending on the usage pattern of the mechanical quantity measuring device 101 . There is a possibility that the usability of the measuring device 101 becomes worse and the performance of the mechanical quantity measuring device 101 deteriorates.

例えば、測定対象物107が金属材料(導電材料)からなる場合には、ベース板103と測定対象物107とが導通してしまうことにより、力学量測定装置101と測定対象物107との間に電流が流れる虞があり、力学量測定装置101が、測定対象物107からの電気的ノイズの影響を受けることが懸念される。また、上記特許文献1(特開2009-264976号公報)では、歪センサーチップを搭載するベース板は、測定対象物と同じ材質、あるいは熱膨張係数が略一致する材質であることが好ましいと記載されており、それに従うと、測定対象物が金属材料の場合は、歪センサーチップを搭載するベース板も金属材料により構成されることになる。歪センサーチップ(半導体チップ102)を搭載するベース板103と、測定対象物107との両方が金属材料からなる場合には、上述のように、ベース板103と測定対象物107とが導通してしまうことにより、力学量測定装置101と測定対象物107との間に電流が流れる虞があり、力学量測定装置101が、測定対象物107からの電気的ノイズの影響を受けることが懸念される。これは、力学量測定装置101の性能を低下させる。 For example, when the object 107 to be measured is made of a metal material (conductive material), the electrical connection between the base plate 103 and the object 107 to be measured causes electrical contact between the mechanical quantity measuring device 101 and the object 107 to be measured. There is a risk that a current will flow, and there is concern that the mechanical quantity measuring device 101 will be affected by electrical noise from the measurement object 107 . In addition, the above-mentioned Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-264976) states that the base plate on which the strain sensor chip is mounted is preferably made of the same material as the object to be measured, or a material whose coefficient of thermal expansion substantially matches. Accordingly, if the object to be measured is made of a metal material, the base plate on which the strain sensor chip is mounted is also made of a metal material. When both the base plate 103 on which the strain sensor chip (semiconductor chip 102) is mounted and the object 107 to be measured are made of a metal material, the base plate 103 and the object 107 to be measured are electrically connected as described above. When stored, a current may flow between the mechanical quantity measuring device 101 and the object 107 to be measured, and there is concern that the mechanical quantity measuring device 101 may be affected by electrical noise from the object 107 to be measured. . This degrades the performance of the mechanical quantity measuring device 101 .

このため、金属材料からなるベース板103を金属材料からなる測定対象物107に接合する接合材108としては、絶縁性の接着剤を用いる必要がある。これにより、金属材料からなるベース板103と金属材料からなる測定対象物107とが導通するのを防ぐことができるため、力学量測定装置101と測定対象物107との間に電流が流れるのを防ぐことができ、力学量測定装置101が測定対象物107から電気的ノイズの影響を受けてしまうのを、抑制または防止することができる。 Therefore, it is necessary to use an insulating adhesive as the bonding material 108 for bonding the base plate 103 made of a metal material to the measurement object 107 made of a metal material. As a result, it is possible to prevent the base plate 103 made of the metal material and the measurement object 107 made of the metal material from being electrically connected. It is possible to suppress or prevent the mechanical quantity measuring device 101 from being affected by electrical noise from the object 107 to be measured.

しかしながら、力学量測定装置101を測定対象物107に接合する接合材108として、絶縁性の接着剤は、半田などの導電性の接合材に比べると不利である。すなわち、接合材108として絶縁性の接着剤を用いた場合には、絶縁性の接着剤の接合強度、降伏応力、疲労強度および応力緩和特性に起因して、力学量測定装置101が計測できる歪範囲が制限されてしまう懸念がある。また、絶縁性の接着剤の弾性率や温度上昇に伴う軟化に起因して、力学量測定装置101の感度が低下する懸念がある。また、絶縁性の接着剤の疲労強度と応力緩和特性と耐環境性などに起因して、力学量測定装置101の長期的な信頼性が低下する懸念がある。これらの懸念は、力学量測定装置101の性能の低下につながるため、解消または改善することが望まれる。これらの懸念を解消または改善するためには、接合材108として、絶縁性の接着剤ではなく、半田などの導電性の接合材を使用できるようにすることが有効であるが、半田などの導電性の接合材を使用した場合には、上述のようにベース板103と測定対象物107との導通による不具合が懸念される。 However, as the bonding material 108 for bonding the mechanical quantity measuring device 101 to the object 107 to be measured, an insulating adhesive is disadvantageous compared to a conductive bonding material such as solder. That is, when an insulating adhesive is used as the bonding material 108, the strain that can be measured by the mechanical quantity measuring device 101 is caused by the bonding strength, yield stress, fatigue strength, and stress relaxation characteristics of the insulating adhesive. There is concern that the range will be limited. In addition, there is a concern that the sensitivity of the mechanical quantity measuring device 101 may be lowered due to the elastic modulus of the insulating adhesive and the softening accompanying the temperature rise. In addition, there is a concern that the long-term reliability of the mechanical quantity measuring device 101 may deteriorate due to the fatigue strength, stress relaxation characteristics, and environmental resistance of the insulating adhesive. Since these concerns lead to deterioration in the performance of the mechanical quantity measuring device 101, it is desirable to eliminate or improve them. In order to eliminate or improve these concerns, it is effective to use a conductive bonding material such as solder as the bonding material 108 instead of an insulating adhesive. In the case of using an adhesive bonding material, there is a concern that there will be a problem due to conduction between the base plate 103 and the measurement object 107 as described above.

そこで、本実施の形態では、歪検知回路が形成された半導体チップ2(歪センサーチップ)を絶縁性の構造体であるベース板3に搭載している。このため、力学量測定装置1を取り付ける測定対象物7が金属材料のような導電性材料からなる場合であっても、力学量測定装置1のベース板3は、金属体ではなく、絶縁性のベース板からなる。本実施の形態では、半導体チップ2を金属のベース板ではなく絶縁性のベース板3に搭載しているため、力学量測定装置1を測定対象物7に取り付けたときに、力学量測定装置1の半導体チップ2と測定対象物7との間に電流が流れるのを防止することができ、力学量測定装置1の半導体チップ2が、測定対象物7から電気的ノイズの影響を受けるのを抑制または防止することができる。これにより、力学量測定装置1の性能を向上させることができる。 Therefore, in the present embodiment, a semiconductor chip 2 (strain sensor chip) having a strain sensing circuit formed thereon is mounted on a base plate 3 which is an insulating structure. Therefore, even if the measurement object 7 to which the mechanical quantity measuring device 1 is attached is made of a conductive material such as a metal material, the base plate 3 of the mechanical quantity measuring device 1 is not a metal body but an insulating material. It consists of a base plate. In this embodiment, the semiconductor chip 2 is mounted on the insulating base plate 3 instead of the metal base plate. It is possible to prevent current from flowing between the semiconductor chip 2 and the measurement object 7, and the semiconductor chip 2 of the mechanical quantity measuring device 1 is suppressed from being affected by electrical noise from the measurement object 7. or can be prevented. Thereby, the performance of the mechanical quantity measuring device 1 can be improved.

また、本実施の形態では、半導体チップ2と測定対象物7とが導通するのを絶縁性のベース板3によって防ぐことができるため、力学量測定装置1を測定対象物7に取り付ける(貼り付ける)際に、ベース板3と測定対象物7とを接合する接合材8として、絶縁性の接着剤を用いることもできるし、また、半田などの導電性の接合材を用いることもできる。すなわち、測定対象物7が金属材料からなる場合に、ベース板3と測定対象物7とを接合する接合材8として、半田などの導電性の接合材を用いたとしても、力学量測定装置1の半導体チップ2と測定対象物7との間に電流が流れるのを防止することができ、力学量測定装置1の半導体チップ2が、測定対象物7から電気的ノイズの影響を受けてしまうのを抑制または防止することができる。そして、ベース板3と測定対象物7とを接合する接合材8として、半田などの導電性の接合材を用いることができることで、絶縁性の接着剤に限定される場合の上記懸念を解消または改善することができる。例えば、力学量測定装置1が計測できる歪範囲を拡大することができ、また、力学量測定装置1の感度を向上させることができる。また、力学量測定装置1の長期的な信頼性を向上させることができる。 In addition, in the present embodiment, the insulating base plate 3 can prevent conduction between the semiconductor chip 2 and the object 7 to be measured. ), as the bonding material 8 for bonding the base plate 3 and the measurement object 7, an insulating adhesive can be used, or a conductive bonding material such as solder can be used. That is, when the measurement object 7 is made of a metal material, even if a conductive bonding material such as solder is used as the bonding material 8 for bonding the base plate 3 and the measurement object 7, the mechanical quantity measuring device 1 The semiconductor chip 2 of the mechanical quantity measuring device 1 can be prevented from being affected by electrical noise from the object 7 to be measured. can be suppressed or prevented. A conductive bonding material such as solder can be used as the bonding material 8 for bonding the base plate 3 and the object to be measured 7, thereby eliminating the above-mentioned concerns when the adhesive is limited to an insulating adhesive. can be improved. For example, the strain range measurable by the mechanical quantity measuring device 1 can be expanded, and the sensitivity of the mechanical quantity measuring device 1 can be improved. Moreover, the long-term reliability of the mechanical quantity measuring device 1 can be improved.

このように、本実施の形態では、歪検知回路が形成された半導体チップ2(歪センサーチップ)を絶縁性の構造体であるベース板3に搭載したことで、力学量測定装置の使用形態に制限が生じにくくなり、力学量測定装置の使い勝手がよくなる。また、力学量測定装置の性能を向上させることができる。 As described above, in the present embodiment, the semiconductor chip 2 (strain sensor chip) having the strain detection circuit formed thereon is mounted on the base plate 3 which is an insulative structure. Restrictions are less likely to occur, and the usability of the mechanical quantity measuring device is improved. Also, the performance of the mechanical quantity measuring device can be improved.

本実施の形態では、絶縁性のベース板3を用いているが、絶縁性のベース板3の素材として、好ましくは絶縁性のセラミック材を用いている。すなわち、絶縁性のセラミック材からなるベース板3を用いることが好ましい。 Although the insulating base plate 3 is used in this embodiment, an insulating ceramic material is preferably used as the material of the insulating base plate 3 . That is, it is preferable to use the base plate 3 made of an insulating ceramic material.

ベース板3は、測定対象物7から半導体チップ2へ歪を伝達する役割も有しており、柔らかすぎると(従って弾性率が低すぎると)、測定対象物7から半導体チップ2へ歪が伝わりにくくなる。このため、ベース板3の弾性率は、測定対象物7と半導体チップ2との間で歪が伝わることが可能となるような値を有していることが求められる。この観点で、ベース板3の弾性率は、半導体チップ2の弾性率よりも高いことが好ましい。セラミック材は、弾性率が高い絶縁材料であるため、ベース板3の素材として好ましい。一例として、310GPa程度の弾性率を有するセラミック材をベース板3に用いることができる。 The base plate 3 also has a role of transmitting strain from the object 7 to be measured to the semiconductor chip 2 . become difficult. Therefore, the elastic modulus of the base plate 3 is required to have a value that allows strain to be transmitted between the measurement object 7 and the semiconductor chip 2 . From this point of view, the modulus of elasticity of the base plate 3 is preferably higher than that of the semiconductor chip 2 . A ceramic material is preferable as a material for the base plate 3 because it is an insulating material having a high elastic modulus. As an example, a ceramic material having an elastic modulus of about 310 GPa can be used for the base plate 3 .

上述のように、本実施の形態においては、半導体チップ2をベース板3に接合するための接合材5としては、半田または金属ナノ粒子を好適に用いることができる。 As described above, in the present embodiment, solder or metal nanoparticles can be suitably used as the bonding material 5 for bonding the semiconductor chip 2 to the base plate 3 .

接合材5として半田を用いる場合は、共晶点が275℃以上の高融点半田、例えば金スズ半田、を好適に用いることができる。接合材5として高融点半田を用いれば、力学量測定装置1を測定対象物7に半田などを用いて取り付ける際に、接合材5として用いた半田が溶融して不具合が生じるのを防ぎやすくなる。また、接合材5が導電性を有していれば、半導体チップ2で生じた熱をベース板3に伝導させやすくなるため、動作時の半導体チップ2の温度上昇を抑制しやすくなる。 When solder is used as the bonding material 5, a high melting point solder having a eutectic point of 275° C. or higher, such as gold-tin solder, can be suitably used. If high-melting-point solder is used as the bonding material 5, it becomes easier to prevent problems caused by melting of the solder used as the bonding material 5 when attaching the mechanical quantity measuring device 1 to the measurement object 7 using solder or the like. . Further, if the bonding material 5 has conductivity, heat generated in the semiconductor chip 2 can be easily conducted to the base plate 3, so that the temperature rise of the semiconductor chip 2 during operation can be easily suppressed.

金スズ半田は、凝固後の弾性率が69GPaで降伏応力が275MPaであり、これらの値は、一般の半導体チップの接合材料、例えば銀ペースト材などよりも高い。このため、接合材5がベース板3から半導体チップ2に歪を伝達する役割を有しているという観点では、接合材5として金スズ半田は適している。 Gold-tin solder has an elastic modulus of 69 GPa and a yield stress of 275 MPa after solidification, and these values are higher than general semiconductor chip bonding materials such as silver paste. Therefore, gold-tin solder is suitable as the bonding material 5 from the viewpoint that the bonding material 5 has a role of transmitting strain from the base plate 3 to the semiconductor chip 2 .

しかしながら、接合材5として半田を用いる場合には、半導体チップ2をベース板3に接合する工程において、接合材5として用いた金属半田が溶融状態から凝固していく過程が発生する。この過程で生じる接合材5と半導体チップ2との熱変形量の差に起因する残留応力により、半導体チップ2に歪が発生し得る。半導体チップ2をベース板3に接合する工程で半導体チップ2に歪が生じることは、力学量測定装置1の初期測定値に影響を及ぼす虞があるため、できるだけ抑制することが望ましい。 However, when solder is used as the bonding material 5, in the step of bonding the semiconductor chip 2 to the base plate 3, a process occurs in which the metal solder used as the bonding material 5 solidifies from a molten state. Residual stress resulting from the difference in the amount of thermal deformation between the bonding material 5 and the semiconductor chip 2 generated in this process can cause distortion in the semiconductor chip 2 . It is desirable to suppress the distortion of the semiconductor chip 2 in the process of bonding the semiconductor chip 2 to the base plate 3 as much as possible because it may affect the initial measurement value of the mechanical quantity measuring device 1 .

なお、上記検討例の力学量測定装置101においては、ベース板103が金属材料からなるため、ベース板103と半導体チップ102との熱膨張係数の差が比較的大きい。このため、上記検討例の力学量測定装置101の場合は、接合材105として用いた金属半田が溶融状態から凝固していく過程で生じる接合材105と半導体チップ102との熱変形量の差がかなり大きくなり、残留応力かなり大きくなるため、半導体チップ2に生じる歪がかなり大きくなものとなる。 In addition, in the mechanical quantity measuring device 101 of the above-described example, since the base plate 103 is made of a metal material, the difference in thermal expansion coefficient between the base plate 103 and the semiconductor chip 102 is relatively large. For this reason, in the case of the mechanical quantity measuring device 101 of the above study example, the difference in the amount of thermal deformation between the bonding material 105 and the semiconductor chip 102 generated in the process in which the metal solder used as the bonding material 105 solidifies from the molten state is Since the residual stress becomes considerably large, the strain generated in the semiconductor chip 2 becomes considerably large.

金属からなるベース板103を用いた検討例の力学量測定装置101に比べると、セラミック材のような絶縁材からなるベース板3を用いた力学量測定装置1の場合は、ベース板3と半導体チップ2との熱膨張係数の差は、比較的小さくなる。このため、検討例の力学量測定装置101に比べると、本実施の形態の力学量測定装置1の方が、半導体チップ2をベース板3に半田で接合する場合であっても、金属半田が溶融状態から凝固していく過程で生じる接合材5と半導体チップ2との熱変形量の差が小さくなり、半導体チップ2に生じる歪を抑制することができる。 Compared with the mechanical quantity measuring device 101 of the study example using the base plate 103 made of metal, in the case of the mechanical quantity measuring device 1 using the base plate 3 made of an insulating material such as a ceramic material, the base plate 3 and the semiconductor The difference in thermal expansion coefficient with the chip 2 is relatively small. Therefore, compared to the mechanical quantity measuring device 101 of the study example, the mechanical quantity measuring device 1 of the present embodiment uses metal solder even when the semiconductor chip 2 is joined to the base plate 3 by soldering. The difference in the amount of thermal deformation between the bonding material 5 and the semiconductor chip 2 that occurs in the process of solidifying from the molten state is reduced, and distortion that occurs in the semiconductor chip 2 can be suppressed.

しかしながら、セラミック材のような絶縁材からなるベース板3を用いたことにより、ベース板3と半導体チップ2との熱膨張係数の差を小さくすることができたとしても、接合材5として半田を用いた場合には、半田が溶融状態から凝固していく過程で生じる接合材5と半導体チップ2との熱変形量の差に起因する残留応力により、半導体チップ2に歪が発生することは避けられない。 However, even if the difference in coefficient of thermal expansion between the base plate 3 and the semiconductor chip 2 can be reduced by using the base plate 3 made of an insulating material such as a ceramic material, solder is not used as the bonding material 5 . When used, it is possible to prevent the semiconductor chip 2 from being distorted due to the residual stress caused by the difference in the amount of thermal deformation between the bonding material 5 and the semiconductor chip 2 generated in the process of solidifying the solder from the molten state. can't

そこで、本実施の形態では、半導体チップ2をベース板3に接合する接合材5としては、金属ナノ粒子を用いることがより好ましい。金属ナノ粒子としては、銅ナノ粒子が特に好適である。 Therefore, in the present embodiment, it is more preferable to use metal nanoparticles as the bonding material 5 for bonding the semiconductor chip 2 to the base plate 3 . Copper nanoparticles are particularly suitable as metal nanoparticles.

金属ナノ粒子(好ましくは銅ナノ粒子)は、加熱をしなくても金属結合が進行し得るため、原料の段階では、金属ナノ粒子に安定化剤を混ぜて金属ナノ粒子を分散させることにより、金属結合を抑制している。安定化剤によって阻害されている金属ナノ粒子の金属結合は、金属ナノ粒子から安定化剤を加熱などの手法で除去すると進行し、金属ナノ粒子同士が結合し、また、金属ナノ粒子は他の金属とも結合されるようになる。このため、接合材5として金属ナノ粒子(好ましくは銅ナノ粒子)を用いた場合には、半導体チップ2をベース板3に接合する工程において、接合材5が溶融してから凝固するという過程は発生しないで済む。 Metal nanoparticles (preferably copper nanoparticles) can undergo metal bonding without heating. Suppresses metal bonding. The metal bonding of the metal nanoparticles, which is inhibited by the stabilizer, progresses when the stabilizer is removed from the metal nanoparticles by a method such as heating. It will also bond with metal. Therefore, when metal nanoparticles (preferably copper nanoparticles) are used as the bonding material 5, in the process of bonding the semiconductor chip 2 to the base plate 3, the process in which the bonding material 5 is melted and then solidified is It will not occur.

すなわち、接合材5として半田を用いた場合には、半導体チップ2をベース板3に接合する工程において、半田を一旦溶融させてから凝固させるという過程を経る必要があるが、この過程は、半導体チップ2に歪を発生させる。しかしながら、接合材5として金属ナノ粒子(好ましくは銅ナノ粒子)を用いた場合には、半導体チップ2をベース板3に接合する工程において、安定化剤を除去するための加熱を行えば、接合材5を溶融させなくとも、金属ナノ粒子の金属結合が進行し、半導体チップ2をベース板3の上面の導体パターン4aに接合材5を介して的確に接合させることができる。このため、接合材5として金属ナノ粒子(好ましくは銅ナノ粒子)を用いた場合には、接合材5として半田を用いた場合に比べて、半導体チップ2をベース板3に接合する工程において、接合材5と半導体チップ2との熱変形量の差に起因して発生する残留応力が小さくなり、半導体チップ2に発生する歪が小さくなる。このため、接合材5として金属ナノ粒子(好ましくは銅ナノ粒子)を用いた場合には、半導体チップ2をベース板3に接合する工程で半導体チップ2に発生する歪を抑制することができ、その歪が力学量測定装置1の初期測定値に影響を及ぼすのを防ぐことができる。 That is, when solder is used as the bonding material 5, the process of bonding the semiconductor chip 2 to the base plate 3 requires a process of melting the solder once and then solidifying it. Strain is generated in the chip 2. However, when metal nanoparticles (preferably copper nanoparticles) are used as the bonding material 5, in the step of bonding the semiconductor chip 2 to the base plate 3, heating is performed to remove the stabilizer. Metallic bonding of the metal nanoparticles proceeds without melting the material 5 , and the semiconductor chip 2 can be properly bonded to the conductor pattern 4 a on the upper surface of the base plate 3 via the bonding material 5 . Therefore, when metal nanoparticles (preferably copper nanoparticles) are used as the bonding material 5, in the process of bonding the semiconductor chip 2 to the base plate 3, compared to the case of using solder as the bonding material 5, The residual stress generated due to the difference in the amount of thermal deformation between the bonding material 5 and the semiconductor chip 2 is reduced, and the strain generated in the semiconductor chip 2 is reduced. Therefore, when metal nanoparticles (preferably copper nanoparticles) are used as the bonding material 5, distortion generated in the semiconductor chip 2 in the process of bonding the semiconductor chip 2 to the base plate 3 can be suppressed. It is possible to prevent the strain from affecting the initial measurement value of the mechanical quantity measuring device 1 .

接合材5として用いる金属ナノ粒子としては、銅ナノ粒子が好適であるが、銅ナノ粒子の平均粒径をΦ100nm以下とすることで、半導体チップ2の接合部に適した降伏応力を備えた金属接合が可能となる。 As the metal nanoparticles used as the bonding material 5, copper nanoparticles are suitable. Joining becomes possible.

ここで、力学量測定装置1の接合材5に必要な降伏強度は、力学量測定装置1で計測したい歪量の範囲から接合材5に加わり得る応力を推定することによって、求めることができる。例えば、力学量測定装置1で計測する歪量の範囲を+1000μεとし、所定の物性値を用いてベース板3の上面とベース板3と接合材5の接合面とにおける応力分布(図6のB-B線の位置における応力分布)を解析した結果を図6に示す。図6のグラフからは、接合材5の端面(側端面)に応力が集中し、最大で400MPaの応力が作用しており、接合材5が400MPa以上の降伏強度を有していれば、降伏は発生しないことが分かる。 Here, the yield strength required for the bonding material 5 of the mechanical quantity measuring device 1 can be obtained by estimating the stress that can be applied to the bonding material 5 from the strain amount range to be measured by the mechanical quantity measuring device 1. For example, the strain amount range measured by the mechanical quantity measuring device 1 is set to +1000 με, and the stress distribution (B FIG. 6 shows the result of analyzing the stress distribution at the position of -B line). From the graph of FIG. 6, the stress concentrates on the end face (side end face) of the bonding material 5, and a maximum stress of 400 MPa acts. does not occur.

一方、接合材5に使用した銅ナノ粒子の降伏応力は、以下の数式1のホールペッチ式を用いて推定される。
σ=σ+k/√d ・・・(数式1)
On the other hand, the yield stress of the copper nanoparticles used in the bonding material 5 is estimated using the Hall-Petch formula of Equation 1 below.
σy = σ0+k/√d (Equation 1)

ここで、σは銅ナノ粒子の降伏応力、σは単結晶の降伏応力、kは材料定数、dは平均粒径である。 where σ y is the yield stress of copper nanoparticles, σ 0 is the yield stress of a single crystal, k is the material constant, and d is the average grain size.

また、降伏応力σは、降伏比を0.65としたとき以下の数式2から推定される。
σ=σ×0.65 ・・・(数式2)
Also, the yield stress σ 0 is estimated from Equation 2 below when the yield ratio is 0.65.
σ 0s ×0.65 (Equation 2)

ここで、σは、引張強度であり、以下の数式3から推定される。
σ=(2.5~3.0)×Hv ・・・(数式3)
where σ S is the tensile strength and is estimated from Equation 3 below.
σ S = (2.5 to 3.0) x Hv (Equation 3)

ここで、銅の単結晶のビッカース硬さHvは、上記非特許文献1にある以下の数式4から推定することができる。
Hv=52+60/√d ・・・(数式4)
Here, the Vickers hardness Hv of a copper single crystal can be estimated from the following Equation 4 in Non-Patent Document 1 above.
Hv=52+60/√d (Equation 4)

単結晶での降伏応力σは、上記数式2から、84.5~101.4MPa(2.5~3.0×52×0.65)となる。また、上記数式1で結晶粒界のすべり伝達の抵抗を示す材料定数k=60(Hv・√μm)を、上記数式2の硬さと応力の関係から引張強度σ=2.7×k×0.65(MPa・√μm)として換算すると、k=60(Hv・√μm)=105(MPa・√μm)=3330(MPa・√nm)となる。 The yield stress σ 0 in the single crystal is 84.5 to 101.4 MPa (2.5 to 3.0×52×0.65) from Equation 2 above. Further, the material constant k = 60 (Hv·√μm), which indicates the resistance of the slip transfer at the grain boundary in the above Equation 1, is determined from the relationship between the hardness and the stress in the above Equation 2, and the tensile strength σ S = 2.7 × k × When converted as 0.65 (MPa·√μm), k=60 (Hv·√μm)=105 (MPa·√μm)=3330 (MPa·√nm).

σは、銅ナノ粒子の平均粒子径をΦ100nmとすると、上記数式1から、σ=(84.5~101.4)+(3330/√100)=417.5~434.4MPaとなる。この場合、接合材5として必要な降伏応力である400MPa以上を確保することができる。更に広い範囲の歪量を力学量測定装置1で計測したい場合は、更に平均粒径の小さい銅ナノ粒子を採用すればよい。 σ y is σ y = (84.5 to 101.4) + (3330/√100) = 417.5 to 434.4 MPa from Equation 1 above, where the average particle diameter of copper nanoparticles is Φ100 nm. . In this case, a yield stress of 400 MPa or more, which is required for the bonding material 5, can be secured. If it is desired to measure strain in a wider range with the mechanical quantity measuring device 1, copper nanoparticles with a smaller average particle size may be employed.

このように、接合材5として金属ナノ粒子を用いる場合には、使用する金属ナノ粒子の平均粒を小さくすることにより、接合材5の降伏強度を高めることができ、それによって、力学量測定装置1で計測できる歪量の範囲を広くすることができる。このため、接合材5として、銅ナノ粒子を用いる場合は、平均粒子径がΦ100nm以下の銅ナノ粒子を好適に用いることができる。 As described above, when metal nanoparticles are used as the bonding material 5, the yield strength of the bonding material 5 can be increased by reducing the average grain size of the metal nanoparticles used. 1 can widen the range of the amount of strain that can be measured. Therefore, when copper nanoparticles are used as the bonding material 5, copper nanoparticles having an average particle diameter of Φ100 nm or less can be suitably used.

また、半導体チップ2は、互いに直交する2方向(X方向およびY方向)の歪量の差(差分)を検出(演算)して出力する機能を有している。このため、温度変化に起因してベース板3に熱変形が生じた場合に、ベース板3の熱変形の量がX方向とY方向とでほぼ等しければ、熱変形によって生じたベース板3の歪は、半導体チップ2に形成された歪検知回路の測定値に影響しなくなる。この観点で、ベース板3は、ベース板3の中心に対して点対称な平面形状を有していることが好ましい。そうすることにより、ベース板3の熱変形の量がX方向とY方向とでほぼ等しくなるため、熱変形によって生じたベース板3の歪が、力学量測定装置1の測定値に影響するのを抑制または防止することができる。このため、ベース板3の熱変形の影響を抑制または防止しながら、測定対象物7に生じた歪を力学量測定装置1で的確に検出することができる。 The semiconductor chip 2 also has a function of detecting (calculating) and outputting a difference (difference) between strain amounts in two directions (X direction and Y direction) perpendicular to each other. Therefore, when thermal deformation occurs in the base plate 3 due to temperature change, if the amount of thermal deformation of the base plate 3 in the X direction and the Y direction is approximately equal, the thermal deformation of the base plate 3 caused by the thermal deformation The strain no longer affects the measurement value of the strain sensing circuit formed on the semiconductor chip 2. FIG. From this point of view, it is preferable that the base plate 3 has a planar shape that is point-symmetrical with respect to the center of the base plate 3 . By doing so, the amount of thermal deformation of the base plate 3 becomes substantially equal in the X direction and the Y direction. can be suppressed or prevented. Therefore, the mechanical quantity measuring device 1 can accurately detect the strain generated in the measurement object 7 while suppressing or preventing the influence of the thermal deformation of the base plate 3 .

従って、ベース板3は、ベース板3の中心に対して点対称な平面形状を有していることが好ましく、この観点で、ベース板3の平面形状として、正方形状、円形状、正六角形状、正八角形状などを適用することができる。このうち、正方形状(略正方形)が、ベース板3の平面形状として最も好適である。これにより、力学量測定装置1を製造しやすくなり、また、力学量測定装置1を扱いやすくなる。 Therefore, the base plate 3 preferably has a planar shape that is point-symmetrical with respect to the center of the base plate 3. From this point of view, the planar shape of the base plate 3 may be a square, a circle, or a regular hexagon. , a regular octagonal shape, etc. can be applied. Among these, the square shape (substantially square shape) is most suitable as the planar shape of the base plate 3 . This makes it easier to manufacture the mechanical quantity measuring device 1 and easier to handle the mechanical quantity measuring device 1 .

図1の場合は、半導体チップ2の平面形状は正方形状である。半導体チップ2の寸法例は、例えば2.5mm×2.5mm×0.13mm(幅×長さ×厚み)であり、ベース板3の寸法例は、例えば、幅と長さが半導体チップ2の3倍である7.5mm×7.5mm×0.2mm(幅×長さ×厚み)である。ベース板3が厚すぎると、測定対象物7から半導体チップ2へ歪が伝わりにくくなるため、ベース板3の厚みは、ある程度薄いことが好ましい。しかしながら、ベース板3が薄すぎると、力学量測定装置1を製造しにくくなる。このため、ここでは、ベース板3の厚みは、例えば0.2mm程度としている。 In the case of FIG. 1, the planar shape of the semiconductor chip 2 is square. An example of the dimensions of the semiconductor chip 2 is, for example, 2.5 mm×2.5 mm×0.13 mm (width×length×thickness). It is 7.5 mm x 7.5 mm x 0.2 mm (width x length x thickness) which is three times. If the base plate 3 is too thick, it will be difficult for strain to be transmitted from the object 7 to be measured to the semiconductor chip 2 . However, if the base plate 3 is too thin, it becomes difficult to manufacture the mechanical quantity measuring device 1 . Therefore, here, the thickness of the base plate 3 is set to, for example, about 0.2 mm.

(実施の形態2)
図7は、本実施の形態2の力学量測定装置1を示す平面図(上面図)であり、図8は、本実施の形態2の力学量測定装置1を示す断面図であり、上記実施の形態1の上記図1および図2にそれぞれ対応するものである。図7のA2-A2線の位置での断面図が、図8にほぼ対応している。本実施の形態2の力学量測定装置1を、以下では、符号1aを付して力学量測定装置1aと称することとする。
(Embodiment 2)
FIG. 7 is a plan view (top view) showing the mechanical quantity measuring device 1 according to the second embodiment, and FIG. 8 is a sectional view showing the mechanical quantity measuring device 1 according to the second embodiment. FIG. 1 and FIG. 2 of form 1 above, respectively. A cross-sectional view taken along line A2-A2 in FIG. 7 substantially corresponds to FIG. The mechanical quantity measuring device 1 according to the second embodiment is hereinafter referred to as a mechanical quantity measuring device 1a with a reference numeral 1a.

本実施の形態2の力学量測定装置1aが、上記実施の形態1の力学量測定装置1と主として相違しているのは、ベース板3である。ここで、本実施の形態2のベース板3を、以下では符号3aを付して、ベース板3aと称することとする。 The main difference between the mechanical quantity measuring device 1a of the second embodiment and the mechanical quantity measuring device 1 of the first embodiment is the base plate 3. As shown in FIG. Here, the base plate 3 of the second embodiment is hereinafter referred to as the base plate 3a by attaching the reference numeral 3a.

本実施の形態2のベース板3aは、平面形状については、上記実施の形態1のベース板3と基本的には同じである。しかしながら、上記実施の形態1のベース板3は、ほぼ均一な厚みを有していたのに対して、本実施の形態2のベース板3aは、外周部(フレーム部21)の厚みが、相対的に厚くなっている。 The base plate 3a of the second embodiment has basically the same planar shape as the base plate 3 of the first embodiment. However, while the base plate 3 of the first embodiment has a substantially uniform thickness, the base plate 3a of the second embodiment has a relatively uniform thickness of the outer peripheral portion (frame portion 21). thicker than normal.

すなわち、本実施の形態2のベース板3aは、ベース板3aの外周にフレーム部(肉厚部、枠部)21を有している。フレーム部21は、ベース板3aにおいて厚みが厚くなった部分であり、別の見方をすると、ベース板3aの上面が突出した部分である。フレーム部21は、ベース板3aの外周に設けられているため、ベース板3aの外周部とみなすこともできる。 That is, the base plate 3a of the second embodiment has a frame portion (thick portion, frame portion) 21 on the outer circumference of the base plate 3a. The frame portion 21 is a thickened portion of the base plate 3a, and from another point of view, a portion where the upper surface of the base plate 3a protrudes. Since the frame portion 21 is provided on the outer periphery of the base plate 3a, it can be regarded as the outer peripheral portion of the base plate 3a.

平面視において、フレーム部21は、ベース板3aの外周に設けられており、フレーム部21の厚みは、フレーム部21の内側におけるベース板3aの厚みよりも厚い。ベース板3aのうち、フレーム部21の内側の領域を、以下では、内側領域22と称することとする。内側領域22は、平面視においてフレーム部21に囲まれており、内側領域22の厚さは、フレーム部21の厚さよりも薄い。また、フレーム部21の上面の高さ位置は、内側領域22の上面の高さ位置よりも高く、フレーム部21は、内側領域の22の上面から突出している。ベース板3aの下面は、同一平面により形成されている。すなわち、フレーム部21の下面と、内側領域22の下面とは、同じ高さ位置にあり、同一平面を形成している。ベース板3aは、厚みが厚いところほど、剛性が高くなる。フレーム部21の厚みは内側領域22の厚みよりも厚いため、フレーム部21の剛性は、内側領域22の剛性よりも高い。 In plan view, the frame portion 21 is provided on the outer periphery of the base plate 3a, and the thickness of the frame portion 21 is thicker than the thickness of the base plate 3a inside the frame portion 21. As shown in FIG. A region of the base plate 3 a inside the frame portion 21 is hereinafter referred to as an inner region 22 . The inner region 22 is surrounded by the frame portion 21 in plan view, and the thickness of the inner region 22 is thinner than the thickness of the frame portion 21 . The height position of the upper surface of the frame portion 21 is higher than the height position of the upper surface of the inner region 22 , and the frame portion 21 protrudes from the upper surface of the inner region 22 . The lower surface of the base plate 3a is formed in the same plane. That is, the lower surface of the frame portion 21 and the lower surface of the inner region 22 are at the same height and form the same plane. The thicker the base plate 3a, the higher the rigidity. Since the frame portion 21 is thicker than the inner region 22 , the rigidity of the frame portion 21 is higher than that of the inner region 22 .

半導体チップ2は、ベース板3aの内側領域22に接合材5を介して搭載されている。具体的には、ベース板3aの内側領域22の上面に導体パターン4aが形成されており、その導体パターン4a上に、接合材5を介して半導体チップ2が接合されて固定されている。導体パターン4aは、形成されていることが好ましいが、不要な場合は省略することもできる。 The semiconductor chip 2 is mounted on the inner region 22 of the base plate 3a with the bonding material 5 interposed therebetween. Specifically, the conductor pattern 4a is formed on the upper surface of the inner region 22 of the base plate 3a, and the semiconductor chip 2 is bonded and fixed onto the conductor pattern 4a via the bonding material 5. As shown in FIG. The conductor pattern 4a is preferably formed, but can be omitted if unnecessary.

図7の場合は、フレーム部21の幅は、ほぼ均一である。この場合、内側領域22の平面形状は、ベース板3aの平面形状とほぼ同じになり(但し平面寸法は小さい)、ベース板3aの平面形状が正方形状の場合は、内側領域22の平面形状も正方形状となる。また、図8の場合は、フレーム部21の内壁(内側側面、内周側面)33は、内側領域22の上面に対して略垂直である。他の形態として、フレーム部21の内壁33が、内側領域22の上面に対して傾斜している場合もあり得る。 In the case of FIG. 7, the width of the frame portion 21 is substantially uniform. In this case, the planar shape of the inner region 22 is substantially the same as the planar shape of the base plate 3a (although the planar dimensions are smaller). It becomes square. In the case of FIG. 8, the inner wall (inner side surface, inner peripheral side surface) 33 of the frame portion 21 is substantially perpendicular to the upper surface of the inner region 22 . As another form, the inner wall 33 of the frame portion 21 may be inclined with respect to the upper surface of the inner region 22 .

本実施の形態2の力学量測定装置1aの他の構成は、上記実施の形態1の力学量測定装置1とほぼ同様であるので、ここではその繰り返しの説明は省略する。 The rest of the configuration of the mechanical quantity measuring device 1a of the second embodiment is substantially the same as the mechanical quantity measuring device 1 of the first embodiment, so that repeated description thereof will be omitted here.

力学量測定装置を取り扱いしやすくするという観点では、半導体チップ2を搭載するベース板は、剛性が高いことが望ましい。しかしながら、上記実施の形態1の場合は、ベース板3の厚みは均一であるため、半導体チップ2を搭載するベース板3の全体の厚みを厚くしてしまうと、ベース板3全体の剛性は高くなるが、半導体チップ2の直下におけるベース板3の厚さも厚くなり、剛性も高くなるため、測定対象物7に生じた歪が、ベース板3を介して半導体チップ2に伝わりにくくなる。 From the viewpoint of facilitating handling of the mechanical quantity measuring device, it is desirable that the base plate on which the semiconductor chip 2 is mounted has high rigidity. However, in the case of the first embodiment, the thickness of the base plate 3 is uniform. However, since the thickness of the base plate 3 directly under the semiconductor chip 2 is also increased and the rigidity thereof is increased, the strain generated in the object 7 to be measured is less likely to be transmitted to the semiconductor chip 2 via the base plate 3 .

それに対して、本実施の形態2では、ベース板3aは、外周に厚みが厚くなったフレーム部21を有しており、半導体チップ2は、フレーム部21に囲まれた厚みが薄い内側領域22に搭載している。これにより、ベース板3aの外周に厚みが厚いフレーム部21が存在することにより、ベース板3aの剛性が高くなることにより、力学量測定装置1aを取り扱いやすくなる。そして、フレーム部21よりも薄い内側領域22に半導体チップ2を搭載することにより、半導体チップ2の直下におけるベース板3aの厚み(内側領域22の厚みに対応)は薄くなり、剛性が低くなる。このため、力学量測定装置1aを測定対象物7に取り付けたときに、半導体チップ2と測定対象物7との間に位置する部分のベース板3aの厚み(内側領域22の厚みに対応)が薄くなり、剛性が低くなるため、測定対象物7に生じた歪がベース板3aを介して半導体チップ2に伝わりやすくなる。これにより、力学量測定装置1aの感度を向上することができ、測定対象物7に生じた歪を力学量測定装置1aで的確に検出することができる。 In contrast, in the second embodiment, the base plate 3a has a thick frame portion 21 on the outer periphery, and the semiconductor chip 2 has a thin inner region 22 surrounded by the frame portion 21. installed in the As a result, the presence of the thick frame portion 21 on the outer circumference of the base plate 3a increases the rigidity of the base plate 3a, thereby facilitating the handling of the mechanical quantity measuring device 1a. By mounting the semiconductor chip 2 on the inner region 22 which is thinner than the frame portion 21, the thickness of the base plate 3a directly below the semiconductor chip 2 (corresponding to the thickness of the inner region 22) is reduced and the rigidity is lowered. Therefore, when the mechanical quantity measuring device 1a is attached to the measurement object 7, the thickness of the base plate 3a (corresponding to the thickness of the inner region 22) located between the semiconductor chip 2 and the measurement object 7 is Since the thickness is reduced and the rigidity is lowered, the strain generated in the measurement object 7 is easily transmitted to the semiconductor chip 2 via the base plate 3a. As a result, the sensitivity of the mechanical quantity measuring device 1a can be improved, and the distortion occurring in the measurement object 7 can be accurately detected by the mechanical quantity measuring device 1a.

図9は、ベース板上に歪センサーチップ(半導体チップ2に対応)を搭載した力学量測定装置において、歪センサーチップの直下におけるベース板の厚さと、測定対象物からベース板を介して歪センサーチップへ歪が伝わるときのひずみ伝達率を解析した結果の一例を示したグラフである。図9からは、歪センサーチップを搭載するベース板の厚みを300μmよりも厚くすると、ベース板の厚みが厚くなるにしたがってひずみ伝達率は低下するが、ベース板の厚みを300μm以下とするとひずみ伝達率は80%以上となり、ベース板の厚みを300μmより更に薄くしても、ひずみ伝達率はそれ以上は上昇しないことが分かる。このため、半導体チップ2の直下におけるベース板3aの厚さ、すなわち内側領域22の厚さは、300μm程度以下とすることが好ましい。これにより、測定対象物7に生じた歪をベース板3aを介して半導体チップ2に効率的に伝達させることができるため、測定対象物7に生じた歪を力学量測定装置1aで的確に検出することができる。また、力学量測定装置の生産性や取扱いのしやすさも考慮すると、半導体チップ2の直下におけるベース板3aの厚さ、すなわち内側領域22の厚さは、100~300μm程度とすることが、より好ましい。 FIG. 9 shows the thickness of the base plate directly below the strain sensor chip and the thickness of the strain sensor from the object to be measured through the base plate in a mechanical quantity measuring device in which a strain sensor chip (corresponding to semiconductor chip 2) is mounted on the base plate. 7 is a graph showing an example of the results of analysis of strain transmissibility when strain is transmitted to the tip; From FIG. 9, when the thickness of the base plate on which the strain sensor chip is mounted is thicker than 300 μm, the strain transmission rate decreases as the thickness of the base plate increases. It can be seen that even if the thickness of the base plate is made thinner than 300 μm, the strain transmission rate does not increase any further. Therefore, the thickness of the base plate 3a directly under the semiconductor chip 2, that is, the thickness of the inner region 22 is preferably about 300 μm or less. As a result, the strain generated in the object to be measured 7 can be efficiently transmitted to the semiconductor chip 2 via the base plate 3a, so that the strain generated in the object to be measured 7 can be accurately detected by the mechanical quantity measuring device 1a. can do. Considering the productivity and ease of handling of the mechanical quantity measuring device, the thickness of the base plate 3a immediately below the semiconductor chip 2, that is, the thickness of the inner region 22, is preferably about 100 to 300 μm. preferable.

また、フレーム部21の上面の高さ位置が、ワイヤ6の最頂部の高さ位置よりも高くなるように、フレーム部21の厚さを設定することが、より好ましい。これにより、後述の封止部31を形成した場合に、ワイヤ6の最頂部も封止部31で確実に覆うことができるようになるため、封止部31からワイヤ6が露出するのを防ぎやすくなる。例えば、内側領域22の厚さが100μmで、半導体チップ2の厚さが100μmで、かつ、ワイヤ6の最頂部の高さ位置が、半導体チップ2の上面よりも40μm高い場合は、フレーム部21の厚さは、240μm以上とすることが好ましく、それにより、フレーム部21の上面の高さ位置が、ワイヤ6の最頂部の高さ位置よりも高くなる。ここで、ワイヤ6の最頂部とは、ワイヤ6においてZ方向の高さが最も高い部分に対応し、ループ状のワイヤ6の最頂部を指す。 Further, it is more preferable to set the thickness of the frame portion 21 so that the height position of the upper surface of the frame portion 21 is higher than the height position of the highest portion of the wire 6 . As a result, when a sealing portion 31 to be described later is formed, the highest portion of the wire 6 can be reliably covered with the sealing portion 31, so that the wire 6 is prevented from being exposed from the sealing portion 31. easier. For example, when the thickness of the inner region 22 is 100 μm, the thickness of the semiconductor chip 2 is 100 μm, and the height position of the highest portion of the wire 6 is 40 μm higher than the upper surface of the semiconductor chip 2, the frame portion 21 is preferably 240 μm or more, so that the height position of the upper surface of the frame portion 21 is higher than the height position of the highest portion of the wire 6 . Here, the highest portion of the wire 6 corresponds to the highest portion of the wire 6 in the Z direction and refers to the highest portion of the looped wire 6 .

(実施の形態3)
図10は、本実施の形態3の力学量測定装置1を示す平面図(上面図)であり、図11は、本実施の形態3の力学量測定装置1を示す断面図である。図10のA3-A3線の位置での断面図が、図11にほぼ対応している。図10において、封止部31を透視した場合は、上記図7と同様になる。本実施の形態3の力学量測定装置1を、以下では、符号1bを付して力学量測定装置1bと称することとする。
(Embodiment 3)
FIG. 10 is a plan view (top view) showing the mechanical quantity measuring device 1 according to the third embodiment, and FIG. 11 is a sectional view showing the mechanical quantity measuring device 1 according to the third embodiment. A cross-sectional view taken along line A3-A3 in FIG. 10 substantially corresponds to FIG. In FIG. 10, when the sealing portion 31 is seen through, it becomes the same as FIG. The mechanical quantity measuring device 1 according to the third embodiment is hereinafter referred to as a mechanical quantity measuring device 1b with reference numeral 1b.

本実施の形態3の力学量測定装置1bが、上記実施の形態2の力学量測定装置1aと相違しているのは、ベース板3a上に半導体チップ2を覆うように、封止部(封止樹脂部)31を設けたことである。封止部31により、半導体チップ2および複数のワイヤ6が封止される。 The mechanical quantity measuring device 1b of the third embodiment differs from the mechanical quantity measuring device 1a of the second embodiment in that a sealing portion (sealing portion) is formed on the base plate 3a so as to cover the semiconductor chip 2. 31 is provided. The sealing portion 31 seals the semiconductor chip 2 and the plurality of wires 6 .

封止部31は、樹脂材料からなる。封止部31の弾性率は、好ましくは、半導体チップ2の弾性率よりも低い。封止部31の弾性率は、例えば4~14GPa程度とすることができる。封止部31は、フレーム部21に囲まれた内側領域22の全体上に、半導体チップ2を覆うように形成されていることが好ましい。また、フレーム部21の内壁(内側側面、内周側面)33で囲まれたベース板3a上の空間(領域、キャビティ)32を、封止部31が満たしていることが好ましい。フレーム部21の内壁33で囲まれた空間32の平面形状および平面寸法は、内側領域22の平面形状および平面寸法と一致している。 The sealing portion 31 is made of a resin material. The elastic modulus of the sealing portion 31 is preferably lower than the elastic modulus of the semiconductor chip 2 . The elastic modulus of the sealing portion 31 can be, for example, approximately 4 to 14 GPa. The sealing portion 31 is preferably formed on the entire inner region 22 surrounded by the frame portion 21 so as to cover the semiconductor chip 2 . Moreover, it is preferable that the sealing portion 31 fills a space (region, cavity) 32 on the base plate 3a surrounded by the inner wall (inner side surface, inner peripheral side surface) 33 of the frame portion 21 . The planar shape and planar dimensions of the space 32 surrounded by the inner wall 33 of the frame portion 21 match those of the inner region 22 .

封止部31の外周は、フレーム部21の内壁33に接するため、封止部31の平面形状は、フレーム部21の内壁33に沿った形状となり、従って、フレーム部21の内壁33で囲まれた空間32の平面形状と同様になる。図10の場合は、フレーム部21の幅は、場所によらずほぼ一定である。この場合、フレーム部21の内壁33で囲まれた空間32の平面形状は、ベース板3aの平面形状と基本的には同じであり、フレーム部21の内壁33で囲まれた空間32の平面寸法は、フレーム部21の幅の分だけ、ベース板3aの平面寸法よりも小さくなる。このため、ベース板3aの平面形状が、ベース板3aの中心に対して点対称な平面形状であれば、フレーム部21の内壁33で囲まれた空間32の平面形状および封止部31の平面形状も、ベース板3aの中心に対して(従って封止部31の中心に対して)点対称な平面形状とすることができる。また、ベース板3aの平面形状が正方形状であれば、フレーム部21の内壁33で囲まれた空間32の平面形状および封止部31の平面形状も、正方形状とすることができる。 Since the outer periphery of the sealing portion 31 is in contact with the inner wall 33 of the frame portion 21 , the planar shape of the sealing portion 31 follows the inner wall 33 of the frame portion 21 and is thus surrounded by the inner wall 33 of the frame portion 21 . The planar shape of the space 32 is the same as that of the space 32 . In the case of FIG. 10, the width of the frame portion 21 is substantially constant regardless of location. In this case, the planar shape of the space 32 surrounded by the inner wall 33 of the frame portion 21 is basically the same as the planar shape of the base plate 3a, and the planar dimension of the space 32 surrounded by the inner wall 33 of the frame portion 21 is is smaller than the plane dimension of the base plate 3a by the width of the frame portion 21. As shown in FIG. Therefore, if the planar shape of the base plate 3a is point-symmetrical with respect to the center of the base plate 3a, the planar shape of the space 32 surrounded by the inner wall 33 of the frame portion 21 and the plane of the sealing portion 31 are the same. The shape can also be a planar shape point-symmetrical with respect to the center of the base plate 3a (and therefore with respect to the center of the sealing portion 31). If the planar shape of the base plate 3a is square, the planar shape of the space 32 surrounded by the inner wall 33 of the frame portion 21 and the planar shape of the sealing portion 31 can also be square.

封止部31を設けたこと以外は、本実施の形態3の力学量測定装置1bは、上記実施の形態2の力学量測定装置1aとほぼ同様であるので、ここではその繰り返しの説明は省略する。 The mechanical quantity measuring device 1b of the third embodiment is substantially the same as the mechanical quantity measuring device 1a of the second embodiment except that the sealing portion 31 is provided. do.

本実施の形態3では、封止部31を設けたことにより、半導体チップ2および複数のワイヤ6を保護することができる。このため、力学量測定装置1bを扱いやすくなり、また、力学量測定装置1bの信頼性を向上させることができる。 In the third embodiment, the semiconductor chip 2 and the plurality of wires 6 can be protected by providing the sealing portion 31 . Therefore, the mechanical quantity measuring device 1b can be easily handled, and the reliability of the mechanical quantity measuring device 1b can be improved.

また、温度変化により封止部31が熱変形すると、半導体チップに応力を発生させることが懸念される。しかしながら、半導体チップ2は、互いに直交する2方向(X方向およびY方向)の歪量の差(差分)を検出(演算)して出力する機能を有しているため、温度変化に起因して封止部31に熱変形が生じた場合に、封止部31の熱変形の量がX方向とY方向とでほぼ等しければ、封止部31の熱変形は、半導体チップ2に形成された歪検知回路の測定値に影響しなくなる。この観点で、封止部31は、封止部31の中心に対して点対称な平面形状を有していることが好ましく、図10の場合は、封止部31の平面形状は正方形状である。これにより、封止部31の熱変形の量がX方向とY方向とでほぼ等しくなるため、封止部31の熱変形が、力学量測定装置1bの測定値に影響するのを抑制または防止することができる。このため、封止部31の熱変形の影響を抑制または防止しながら、測定対象物7に生じた歪を力学量測定装置1bで的確に検出することができる。 Further, if the sealing portion 31 is thermally deformed due to temperature change, there is concern that stress may be generated in the semiconductor chip. However, since the semiconductor chip 2 has a function of detecting (calculating) and outputting the difference (difference) in the amount of strain in two mutually orthogonal directions (X direction and Y direction), When the sealing portion 31 is thermally deformed, if the amount of thermal deformation of the sealing portion 31 is substantially equal in the X direction and the Y direction, the thermal deformation of the sealing portion 31 is not formed in the semiconductor chip 2. It does not affect the measurement value of the strain sensing circuit. From this point of view, the sealing portion 31 preferably has a planar shape that is point-symmetrical with respect to the center of the sealing portion 31. In the case of FIG. 10, the planar shape of the sealing portion 31 is square. be. As a result, the amount of thermal deformation of the sealing portion 31 becomes substantially equal in the X direction and the Y direction, thereby suppressing or preventing the thermal deformation of the sealing portion 31 from affecting the measurement value of the mechanical quantity measuring device 1b. can do. Therefore, the mechanical quantity measuring device 1b can accurately detect the strain generated in the measurement object 7 while suppressing or preventing the influence of the thermal deformation of the sealing portion 31 .

また、上記実施の形態1の力学量測定装置1において、ベース板3上に、半導体チップ2とワイヤ6とを封止する封止樹脂部(封止部31に相当するもの)を形成することもできる。 Further, in the mechanical quantity measuring device 1 of the first embodiment, a sealing resin portion (corresponding to the sealing portion 31) for sealing the semiconductor chip 2 and the wires 6 is formed on the base plate 3. can also

(実施の形態4)
図12は、本実施の形態4の力学量測定装置1を示す平面図(上面図)であり、図13は、本実施の形態4の力学量測定装置1を示す平面透視図であり、図14~図16は、本実施の形態4の力学量測定装置1を示す断面図である。図13では、封止部31を透視している。また、図13のA4-A4線の位置での断面図が、図14にほぼ対応し、図13のC4-C4線の位置での断面図が、図15にほぼ対応し、図13のD4-D4線の位置での断面図が、図16にほぼ対応している。本実施の形態4の力学量測定装置1を、以下では、符号1cを付して力学量測定装置1cと称することとする。
(Embodiment 4)
FIG. 12 is a plan view (top view) showing the mechanical quantity measuring device 1 of the fourth embodiment, and FIG. 13 is a plan perspective view showing the mechanical quantity measuring device 1 of the fourth embodiment. 14 to 16 are sectional views showing the mechanical quantity measuring device 1 according to the fourth embodiment. In FIG. 13, the sealing portion 31 is seen through. 13 substantially corresponds to FIG. 14, and the sectional view at the position of C4-C4 line in FIG. 13 substantially corresponds to FIG. A cross-sectional view at the position of -D4 line substantially corresponds to FIG. The mechanical quantity measuring device 1 according to the fourth embodiment is hereinafter referred to as a mechanical quantity measuring device 1c with reference numeral 1c.

本実施の形態4の力学量測定装置1cが、上記実施の形態3の力学量測定装置1bと相違しているのは、主としてベース板3である。ここで、本実施の形態3のベース板3を、以下では符号3cを付して、ベース板3cと称することとする。 A mechanical quantity measuring device 1c according to the fourth embodiment differs from the mechanical quantity measuring device 1b according to the third embodiment mainly in the base plate 3. As shown in FIG. Here, the base plate 3 of Embodiment 3 is hereinafter referred to as a base plate 3c with reference numeral 3c.

本実施の形態4のベース板3cが、上記実施の形態3のベース板3aと相違しているのは、以下の点である。 The difference between the base plate 3c of the fourth embodiment and the base plate 3a of the third embodiment is as follows.

本実施の形態4では、ベース板3cの角部41近傍において、フレーム部21の内壁33は、角部41に近づくように(すなわちベース板3cの中心から遠ざかるように)後退している。言い換えると、ベース板3cの角部41近傍において、フレーム部21の内壁33は、外側(ベース板3cの中心から遠ざかる側)に後退している。 In the fourth embodiment, near the corner 41 of the base plate 3c, the inner wall 33 of the frame portion 21 recedes so as to approach the corner 41 (that is, away from the center of the base plate 3c). In other words, the inner wall 33 of the frame portion 21 recedes outward (the side away from the center of the base plate 3c) near the corner 41 of the base plate 3c.

具体的には、ベース板3cの角部41近傍以外においては、フレーム部21の幅は、ほぼ均一であり、フレーム部21の内壁33は、ベース板3cの辺に沿って延在しているが、ベース板3cの角部41近傍においては、フレーム部21の内壁33を角部41に近づくように、すなわちベース板3cの中心から遠ざかるように、後退させている(湾曲させている)。図12および図13の場合は、ベース板3cの平面形状は正方形状であるため、4つの角部41のそれぞれの近傍において、フレーム部21の内壁33を角部41に近づくように、すなわちベース板3cの中心から遠ざかるように、後退させている(湾曲させている)。フレーム部21の内壁33を角部41に近づくように後退させた分、厚みが薄い内側領域22は、角部41に近づくように(すなわちベース板3cの中心から遠ざかるように)拡張している。図12および図13の場合は、フレーム部21の内壁33を角部41に近づくように後退させた領域42(以下、後退領域42と称する場合もある)は、円形状(略円形)の平面形状を有している。このため、ベース板3cの角部41近傍において、フレーム部21の内壁33は、直角の角を有さずに、曲面で構成される。なお、後退領域42は、内側領域22の一部になるので、内側領域22が拡張した領域とみなすこともできる。図13の場合は、正方形状の内側領域22の四隅を外側(ベース板3cの中心から遠ざかる側)に拡張して後退領域32としている。また、後退領域42は、円形状が好ましいが、円形状以外の形状、例えば四角形状(好適には長方形状または正方形状)などとすることもできる。 Specifically, the width of the frame portion 21 is substantially uniform except for the vicinity of the corner portion 41 of the base plate 3c, and the inner wall 33 of the frame portion 21 extends along the sides of the base plate 3c. However, in the vicinity of the corner portion 41 of the base plate 3c, the inner wall 33 of the frame portion 21 is retracted (curved) so as to approach the corner portion 41, that is, away from the center of the base plate 3c. In the case of FIGS. 12 and 13, since the planar shape of the base plate 3c is a square, the inner wall 33 of the frame portion 21 is moved near the four corners 41 near the corners 41, that is, the base plate 3c. It is retracted (curved) so as to move away from the center of the plate 3c. By retracting the inner wall 33 of the frame portion 21 so as to approach the corner portion 41, the thin inner region 22 expands so as to approach the corner portion 41 (that is, away from the center of the base plate 3c). . In the case of FIGS. 12 and 13, a region 42 (hereinafter sometimes referred to as a recessed region 42) in which the inner wall 33 of the frame portion 21 is recessed so as to approach the corner 41 is a circular (substantially circular) plane. have a shape. Therefore, in the vicinity of the corner 41 of the base plate 3c, the inner wall 33 of the frame portion 21 has a curved surface without a right-angled corner. Since the receding region 42 is part of the inner region 22, it can be regarded as an expanded region of the inner region 22. As shown in FIG. In the case of FIG. 13, the four corners of the square-shaped inner region 22 are extended outward (sides away from the center of the base plate 3c) to form receding regions 32. In the case of FIG. Further, although the receding region 42 preferably has a circular shape, it may have a shape other than a circular shape, such as a rectangular shape (preferably a rectangular shape or a square shape).

図12および図13の場合は、ベース板3cは、X方向に略平行な辺と、Y方向に略平行な辺とを有している。この場合、ベース板3cの角部41近傍において、フレーム部21の内壁33を角部41に近づくように後退させたことにより、フレーム部21のX方向に略平行な内壁33と、フレーム部21のY方向に略平行な内壁33とが、ベース板3cの角部近傍において直角に交わるのを防ぐことができる。 12 and 13, the base plate 3c has sides substantially parallel to the X direction and sides substantially parallel to the Y direction. In this case, the inner wall 33 of the frame portion 21 is retracted to approach the corner portion 41 near the corner portion 41 of the base plate 3c. and the inner wall 33 substantially parallel to the Y direction of the base plate 3c can be prevented from intersecting at right angles near the corners of the base plate 3c.

封止部31の外周は、フレーム部21の内壁33に接しており、封止部31は、フレーム部21の内壁33に沿うような平面形状を有している。このため、フレーム部21の内壁33を角部41に近づくように後退させた領域42にも、封止部31が配置(充填)される。 The outer periphery of the sealing portion 31 is in contact with the inner wall 33 of the frame portion 21 , and the sealing portion 31 has a planar shape along the inner wall 33 of the frame portion 21 . Therefore, the sealing portion 31 is also arranged (filled) in the region 42 where the inner wall 33 of the frame portion 21 is retracted so as to approach the corner portion 41 .

本実施の形態4の力学量測定装置1cの他の構成は、上記実施の形態3の力学量測定装置1bとほぼ同様であるので、ここではその繰り返しの説明は省略する。 The rest of the configuration of the mechanical quantity measuring device 1c of the fourth embodiment is substantially the same as that of the mechanical quantity measuring device 1b of the third embodiment, so that repeated description thereof will be omitted here.

封止部31とベース板とは、線膨張係数が異なる。このため、温度変化が生じると、封止部31の収縮率とベース板の収縮率との差に起因して、封止部31とベース板との間に応力が発生する虞がある。上記実施の形態3(図7、図10、図11)の場合は、フレーム部21のX方向に略平行な内壁33と、フレーム部21のY方向に略平行な内壁33とが、ベース板3aの角部近傍において直角に交わり、そこで封止部31とベース板3aとの間で生じる応力が集中してしまう。このため、上記実施の形態3(図7、図10、図11)の場合は、力学量測定装置が繰返しの温度変化を受けると、フレーム部21の内壁33で囲まれた空間32の角部(別の見方をすると内側領域22の角部)において、封止部31が疲労による剥離を起こす可能性がある。 The sealing portion 31 and the base plate have different coefficients of linear expansion. Therefore, when the temperature changes, stress may occur between the sealing portion 31 and the base plate due to the difference between the shrinkage rate of the sealing portion 31 and the base plate. In the case of the third embodiment (FIGS. 7, 10, and 11), the inner wall 33 of the frame portion 21 substantially parallel to the X direction and the inner wall 33 of the frame portion 21 substantially parallel to the Y direction are connected to the base plate. In the vicinity of the corners of 3a, they intersect at right angles, and the stress generated between the sealing portion 31 and the base plate 3a concentrates there. Therefore, in the case of the third embodiment (FIGS. 7, 10, and 11), when the mechanical quantity measuring device is subjected to repeated temperature changes, the corners of the space 32 surrounded by the inner walls 33 of the frame portion 21 At (from another point of view, the corner of the inner region 22), the sealing portion 31 may peel due to fatigue.

それに対して本実施の形態4(図12~図16)では、ベース板3cの角部41近傍において、フレーム部21の内壁33を、角部41に近づくように後退させているため、封止部31とベース板3aとの間で生じる応力が局所的に集中するのを抑制または緩和することができる。これにより、力学量測定装置が繰返しの温度変化を受けたときに、封止部31の剥離が生じにくくなる。 In contrast, in the fourth embodiment (FIGS. 12 to 16), the inner wall 33 of the frame portion 21 is retracted so as to approach the corner 41 near the corner 41 of the base plate 3c. Local concentration of stress generated between the portion 31 and the base plate 3a can be suppressed or alleviated. As a result, peeling of the sealing portion 31 is less likely to occur when the mechanical quantity measuring device is subjected to repeated temperature changes.

具体的には、フレーム部21のX方向に略平行な内壁33と、フレーム部21のY方向に略平行な内壁33とが、ベース板3cの角部近傍において直角に交わることを防ぐことができるため、ベース板3cの角部近傍において、封止部31とベース板3aとの間で生じる応力が局所的に集中するのを抑制または緩和することができる。また、ベース板3cの角部41近傍において、フレーム部21の内壁33は曲面で構成されるため、ベース板3cの角部近傍において、封止部31とベース板3cとの間で生じる応力が局所的に集中するのを抑制または緩和することができる。このため、力学量測定装置が繰返しの温度変化を受けたときに、封止部31の剥離が生じにくくなる。これにより、力学量測定装置の長期的な信頼性を向上させることができる。 Specifically, it is possible to prevent the inner wall 33 of the frame portion 21 substantially parallel to the X direction and the inner wall 33 of the frame portion 21 substantially parallel to the Y direction from crossing each other at right angles near the corners of the base plate 3c. Therefore, local concentration of stress generated between the sealing portion 31 and the base plate 3a can be suppressed or alleviated near the corners of the base plate 3c. Further, since the inner wall 33 of the frame portion 21 is curved near the corner 41 of the base plate 3c, the stress generated between the sealing portion 31 and the base plate 3c near the corner of the base plate 3c is reduced. Local concentration can be suppressed or alleviated. Therefore, when the mechanical quantity measuring device is subjected to repeated temperature changes, peeling of the sealing portion 31 is less likely to occur. Thereby, the long-term reliability of the mechanical quantity measuring device can be improved.

また、後退領域42が無い場合に比べて、後退領域42を設けた場合は、後退領域42に封止部31が充填されることによるアンカー効果によっても、封止部31の剥離が生じにくくなる。 In addition, when the recessed region 42 is provided, peeling of the sealing portion 31 is less likely to occur due to the anchor effect due to the sealing portion 31 being filled in the recessed region 42, compared to the case where the recessed region 42 is not provided. .

また、力学量測定装置は、歪を計測する目的で使用されるため、温度の変化だけではなく外力に起因して、封止部31とベース板との間で応力が生じる虞がある。本実施の形態4では、温度の変化だけではなく外力に起因して封止部31とベース板3cとの間で応力が生じる場合でも、応力が局所的に集中するのを抑制または緩和することができる。 In addition, since the mechanical quantity measuring device is used for the purpose of measuring strain, stress may occur between the sealing portion 31 and the base plate due not only to changes in temperature but also to external forces. In the fourth embodiment, even if stress occurs between the sealing portion 31 and the base plate 3c not only due to changes in temperature but also due to external force, local concentration of the stress can be suppressed or alleviated. can be done.

(実施の形態5)
図17は、本実施の形態5の力学量測定装置1を示す平面透視図であり、図18および図19は、本実施の形態5の力学量測定装置1を示す断面図である。図17では、封止部31を透視している。また、図17のA5-A5線の位置での断面図は、上記図14と同様であり、図17のC5-C5線の位置での断面図が、図18にほぼ対応し、図17のD5-D5線の位置での断面図が、図19にほぼ対応している。本実施の形態5の力学量測定装置1を、以下では、符号1dを付して力学量測定装置1dと称することとする。
(Embodiment 5)
FIG. 17 is a perspective plan view showing the mechanical quantity measuring device 1 according to the fifth embodiment, and FIGS. 18 and 19 are sectional views showing the mechanical quantity measuring device 1 according to the fifth embodiment. In FIG. 17, the sealing portion 31 is seen through. 17 is the same as FIG. 14, and the cross-sectional view along the C5-C5 line in FIG. 17 substantially corresponds to FIG. A cross-sectional view taken along line D5-D5 substantially corresponds to FIG. The mechanical quantity measuring device 1 according to the fifth embodiment is hereinafter referred to as a mechanical quantity measuring device 1d with reference numeral 1d.

上記実施の形態4では、半導体チップ2の搭載領域とその周囲でベース板3cの剛性を低くするために、ベース板3cの内側領域22の厚さを薄く(好ましくは300μm以下)するとともに、ベース板3cの外周のフレーム部21の厚さを厚くしている。そして、ベース板3cの内側領域22上に搭載した半導体チップ2は、封止部31で覆っている。封止部31に対して、ベース板3cの厚さ方向に押し出されるような応力が加わった場合には、封止部31がベース板3cから剥離する可能性がある。 In the fourth embodiment, in order to reduce the rigidity of the base plate 3c in the mounting region of the semiconductor chip 2 and its surroundings, the thickness of the inner region 22 of the base plate 3c is reduced (preferably 300 μm or less), and the base plate The thickness of the frame portion 21 on the outer circumference of the plate 3c is increased. The semiconductor chip 2 mounted on the inner region 22 of the base plate 3 c is covered with the sealing portion 31 . When a stress that pushes out the sealing portion 31 in the thickness direction of the base plate 3c is applied, the sealing portion 31 may peel off from the base plate 3c.

そこで、本実施の形態5では、上記後退領域42に、窪み部(凹部)51を設けている。窪み部51は、内側領域22の上面に対して局所的に窪んだ部分である。窪み部51は、ベース板3cの厚さ方向に窪んでいる。この窪み部51内に、封止部31の一部が侵入している。別の見方をすると、窪み部51内に封止部31の一部が充填されている。これにより、封止部31に対して、ベース板3cの厚さ方向に押し出されるような応力が加わった場合でも、アンカー効果(窪み部51に充填された封止部31によるアンカー効果)により、封止部31がベース板3cから剥離するのを抑制または防止することができる。従って、力学量測定装置の長期的な信頼性を更に向上させることができる。 Therefore, in the fifth embodiment, a depression (recess) 51 is provided in the recessed region 42 . The depressed portion 51 is a portion that is locally depressed with respect to the upper surface of the inner region 22 . The recessed portion 51 is recessed in the thickness direction of the base plate 3c. A portion of the sealing portion 31 is intruded into the recessed portion 51 . From another point of view, part of the sealing portion 31 is filled in the recessed portion 51 . As a result, even when a stress that pushes the sealing portion 31 in the thickness direction of the base plate 3c is applied to the sealing portion 31, the anchoring effect (the anchoring effect of the sealing portion 31 filled in the recessed portion 51) It is possible to suppress or prevent the sealing portion 31 from peeling off from the base plate 3c. Therefore, it is possible to further improve the long-term reliability of the mechanical quantity measuring device.

本実施の形態5の力学量測定装置1dの他の構成は、上記実施の形態4の力学量測定装置1cとほぼ同様であるので、ここではその繰り返しの説明は省略する。 The rest of the configuration of the mechanical quantity measuring device 1d of the fifth embodiment is substantially the same as that of the mechanical quantity measuring device 1c of the above fourth embodiment, so that repeated description thereof will be omitted here.

(実施の形態6)
図20は、本実施の形態6の力学量測定装置1を示す平面図(上面図)であり、図21は、本実施の形態6の力学量測定装置1を示す断面図である。図20のA6-A6線の位置での断面図が、図21にほぼ対応している。図22は、フレキシブル基板61をベース板3eに取り付ける前の力学量測定装置1を示す平面透視図であり、図23は、フレキシブル基板61をベース板3eに取り付ける前の力学量測定装置1を示す断面図である。図22では、封止部31を透視している。また、図22のA7-A7線の位置での断面図が、図23にほぼ対応している。本実施の形態6の力学量測定装置1を、以下では、符号1eを付して力学量測定装置1eと称することとする。また、本実施の形態6のベース板3を、以下では符号3eを付して、ベース板3eと称することとする。
(Embodiment 6)
FIG. 20 is a plan view (top view) showing the mechanical quantity measuring device 1 according to the sixth embodiment, and FIG. 21 is a sectional view showing the mechanical quantity measuring device 1 according to the sixth embodiment. A cross-sectional view taken along line A6-A6 in FIG. 20 substantially corresponds to FIG. 22 is a perspective plan view showing the mechanical quantity measuring device 1 before the flexible substrate 61 is attached to the base plate 3e, and FIG. 23 shows the mechanical quantity measuring device 1 before the flexible substrate 61 is attached to the base plate 3e. It is a sectional view. In FIG. 22, the sealing portion 31 is seen through. A cross-sectional view taken along line A7-A7 in FIG. 22 substantially corresponds to FIG. The mechanical quantity measuring device 1 of Embodiment 6 is hereinafter referred to as a mechanical quantity measuring device 1e with the reference numeral 1e. Further, the base plate 3 of the sixth embodiment is hereinafter referred to as a base plate 3e by attaching a reference numeral 3e.

本実施の形態6の力学量測定装置1eにおいては、半導体チップ2から出力される電気信号を力学量測定装置1eの外部に取り出すために、ベース板3eにフレキシブル基板61を取付けている(接続している)。 In the mechanical quantity measuring device 1e of the sixth embodiment, a flexible substrate 61 is attached (connected) to the base plate 3e in order to extract the electrical signal output from the semiconductor chip 2 to the outside of the mechanical quantity measuring device 1e. ing).

本実施の形態6では、ベース板3eは、ベース板3eが有する導体パターン4の一部として、複数の電極4cを有している。電極4cは、半導体チップ2の複数の電極2aと電気的に接続されており、半導体チップ2の電極2aから出力された信号を、ベース板3eの電極4cから出力することができる。複数の電極4cは、好ましくは、フレーム部21の上面に形成されている。ベース板3eにおいて、フレーム部21の上面に形成された電極4cと、内側領域22の上面に形成された電極4bとは、ベース板3eの内部の配線4dを介して電気的に形成されている。例えば、ベース板3eを複数の絶縁層の積層体により構成し、絶縁層間の配線や、絶縁層に設けたビア内の配線(ビア配線)などにより、配線4dを形成することができる。半導体チップ2の電極2aは、ワイヤ6、ベース板3eの電極4bおよび配線4dを介して、ベース板3eの電極4cと電気的に接続されている。 In Embodiment 6, the base plate 3e has a plurality of electrodes 4c as part of the conductor pattern 4 of the base plate 3e. The electrode 4c is electrically connected to a plurality of electrodes 2a of the semiconductor chip 2, and the signal output from the electrode 2a of the semiconductor chip 2 can be output from the electrode 4c of the base plate 3e. The plurality of electrodes 4 c are preferably formed on the upper surface of the frame portion 21 . In the base plate 3e, the electrode 4c formed on the upper surface of the frame portion 21 and the electrode 4b formed on the upper surface of the inner region 22 are electrically formed via wiring 4d inside the base plate 3e. . For example, the base plate 3e can be configured by a laminate of a plurality of insulating layers, and the wiring 4d can be formed by wiring between the insulating layers, wiring in vias provided in the insulating layer (via wiring), and the like. Electrode 2a of semiconductor chip 2 is electrically connected to electrode 4c of base plate 3e via wire 6, electrode 4b of base plate 3e, and wiring 4d.

ベース板3eの複数の電極4cは、フレキシブル基板61の複数の電極62と電気的に接続されている。例えば、ベース板3eの複数の電極4cと、フレキシブル基板61の複数の電極62とは、半田などの導電性の接合材63を介して接合され、それによって電気的に接続されている。電極4cは、フレーム部21の上面に形成されているため、フレキシブル基板61は、フレーム部21に接合されて固定される。 A plurality of electrodes 4 c of base plate 3 e are electrically connected to a plurality of electrodes 62 of flexible substrate 61 . For example, the plurality of electrodes 4c of the base plate 3e and the plurality of electrodes 62 of the flexible substrate 61 are joined via a conductive joining material 63 such as solder, thereby electrically connecting them. Since the electrode 4c is formed on the upper surface of the frame portion 21, the flexible substrate 61 is joined and fixed to the frame portion 21. As shown in FIG.

このため、フレキシブル基板61の電極62は、導電性の接合材63と、ベース板3eの電極4c、配線4dおよび電極4bと、ワイヤ6とを介して、半導体チップ2(の電極2a)と電気的に接続されている。従って、ベース板3eは、フレキシブル基板61の電極62を半導体チップ2(の電極2a)に電気的に接続するための配線4dを有している。 Therefore, the electrodes 62 of the flexible substrate 61 are electrically connected to (the electrodes 2a of) the semiconductor chip 2 via the conductive bonding material 63, the electrodes 4c, the wirings 4d and the electrodes 4b of the base plate 3e, and the wires 6. properly connected. Therefore, the base plate 3e has wirings 4d for electrically connecting the electrodes 62 of the flexible substrate 61 to (the electrodes 2a of) the semiconductor chip 2. As shown in FIG.

本実施の形態6の力学量測定装置1eの他の構成は、上記実施の形態3の力学量測定装置1bとほぼ同様であるので、ここではその繰り返しの説明は省略する。なお、ここでは、力学量測定装置1eの基本構造として、上記実施の形態3の力学量測定装置1bを適用した場合について図示および説明示しているが、力学量測定装置1eの基本構造として、上記実施の形態1~5の力学量測定装置1,1a,1b,1c,1dのいずれを適用することもできる。従って、本実施の形態6は、上記実施の形態1~5のいずれと組み合わせることもできる。また、本実施の形態6を上記実施の形態1と組み合わせる場合は、ベース板3はフレーム部21を有していないため、例えば、ベース板3の上面の端部付近に複数の電極4cを設けておき、その複数の電極4cとフレキシブル基板61の電極62とを導電性の接合材63を介して接合することができる。 The rest of the configuration of the mechanical quantity measuring device 1e of the sixth embodiment is substantially the same as that of the mechanical quantity measuring device 1b of the third embodiment, so that repeated description thereof will be omitted here. Here, as the basic structure of the mechanical quantity measuring device 1e, the case where the mechanical quantity measuring device 1b of the third embodiment is applied is illustrated and explained. Any of the mechanical quantity measuring devices 1, 1a, 1b, 1c and 1d of the first to fifth embodiments can be applied. Therefore, the sixth embodiment can be combined with any of the first to fifth embodiments. When the sixth embodiment is combined with the first embodiment, since the base plate 3 does not have the frame portion 21, for example, a plurality of electrodes 4c are provided near the ends of the upper surface of the base plate 3. Then, the plurality of electrodes 4c and the electrodes 62 of the flexible substrate 61 can be bonded via a conductive bonding material 63. As shown in FIG.

本実施の形態6では、フレキシブル基板61を介して、半導体チップ2から出力される電気信号を力学量測定装置1eの外部に取り出すことができる。 In the sixth embodiment, the electrical signal output from the semiconductor chip 2 can be extracted to the outside of the mechanical quantity measuring device 1e via the flexible substrate 61. FIG.

また、本実施の形態6では、厚みが厚いことで剛性が高くなっているフレーム部21にフレキシブル基板61を接合して固定することにより、ベース板3eへのフレキシブル基板61の固定を安定させることができる。また、図20~図23の場合は、フレーム部21の四辺に電極4cを設けているため、フレーム部21の四辺にフレキシブル基板61が接合されて固定されることになり、それによっても、ベース板3eへのフレキシブル基板61の固定を安定させることができる。これにより、力学量測定装置1eの長期的な信頼性を向上させることができる。 Further, in the sixth embodiment, the flexible substrate 61 is joined and fixed to the frame portion 21, which is thick and has high rigidity, thereby stabilizing the fixing of the flexible substrate 61 to the base plate 3e. can be done. Further, in the case of FIGS. 20 to 23, since the electrodes 4c are provided on the four sides of the frame portion 21, the flexible substrate 61 is joined to the four sides of the frame portion 21 and fixed. Fixation of the flexible substrate 61 to the plate 3e can be stabilized. Thereby, the long-term reliability of the mechanical quantity measuring device 1e can be improved.

また、フレーム部21は、半導体チップ2から離間し、かつ剛性が高いため、測定対象物7から半導体チップ2への歪の伝達に対するフレーム部21の寄与は小さく、ベース板3eにおいて、測定対象物7から半導体チップ2への歪の伝達は、ほとんど内側領域22が担っている。本実施の形態6では、測定対象物7から半導体チップ2への歪の伝達にほとんど寄与しないフレーム部21にフレキシブル基板61を固定しているため、フレーム部21へのフレキシブル基板61の接合が、力学量測定装置1eの測定値に影響を及ぼすのを抑制または防止することができる。 Further, since the frame portion 21 is spaced from the semiconductor chip 2 and has high rigidity, the contribution of the frame portion 21 to the transmission of strain from the measurement object 7 to the semiconductor chip 2 is small. The transmission of strain from 7 to semiconductor chip 2 is mostly borne by inner region 22 . In the sixth embodiment, since the flexible substrate 61 is fixed to the frame portion 21 that hardly contributes to the transmission of strain from the measurement object 7 to the semiconductor chip 2, the bonding of the flexible substrate 61 to the frame portion 21 is It is possible to suppress or prevent the measurement value of the mechanical quantity measuring device 1e from being affected.

本実施の形態6とは異なり、半導体チップ2の電極2aとフレキシブル基板の電極とを、ワイヤを介して直接的に接続する場合もあり得る。しかしながら、その場合、接続関係の変更や半導体チップ2の機能の拡張などが生じた場合などに、ワイヤ接続の変更だけでは対応できず、フレキシブル基板の設計変更が必要になり、フレキシブル基板の構造が複雑になる。それに対して、本実施の形態6では、フレキシブル基板61の電極62をベース板3eの電極4cと接続し、ベース板3eの配線(導体パターン)とワイヤ6を経由して、半導体チップ2の電極2aに電気的に接続している。このため、接続関係の変更や半導体チップ2の機能の拡張などが生じた場合などでも、フレキシブル基板61を変更せずとも、ベース板3eの配線やワイヤ接続を変更することで対応することができるため、フレキシブル基板61の設計変更が不要となり、フレキシブル基板61を簡易な構造とすることができる。 Unlike the sixth embodiment, the electrodes 2a of the semiconductor chip 2 and the electrodes of the flexible substrate may be directly connected via wires. However, in that case, if the connection relationship is changed or the function of the semiconductor chip 2 is expanded, it cannot be dealt with only by changing the wire connection. it gets complicated. In contrast, in the sixth embodiment, the electrode 62 of the flexible substrate 61 is connected to the electrode 4c of the base plate 3e, and the electrode of the semiconductor chip 2 is connected via the wiring (conductor pattern) and the wire 6 of the base plate 3e. 2a. Therefore, even if the connection relationship is changed or the function of the semiconductor chip 2 is expanded, it can be dealt with by changing the wiring and wire connection of the base plate 3e without changing the flexible substrate 61. Therefore, it is not necessary to change the design of the flexible substrate 61, and the structure of the flexible substrate 61 can be simplified.

また、本実施の形態6とは異なり、ベース板が導電性である場合には、ワイヤをベース板ではなく直接的にフレキシブル基板に接続する必要があるため、フレキシブル基板は、絶縁性の接着剤でベース板に接続する必要がある。フレキシブル基板を貼り付ける絶縁性の接着剤は、長期間の吸湿などで特性が変化する可能性があるため、ベース板とフレキシブル基板との接続部を樹脂(封止樹脂)で覆い、保護することが望ましい。しかしながら、ベース板とフレキシブル基板との接続部を覆う封止樹脂が熱変形すると、それが力学量測定装置の測定値に影響を及ぼす可能性がある。それに対して、本実施の形態6では、フレキシブル基板61を接続するための電極4cを厚いフレーム部21に設けて、半田などの長期的な信頼性が高い接合材を用いてフレキシブル基板61をフレーム部21に接合することができるため、フレキシブル基板61とベース板3eとの接続部を樹脂(封止樹脂)で覆わなくともよくなる。このため、フレキシブル基板61とベース板3eとの接続部を覆う樹脂の熱変形が力学量測定装置の測定値に影響することを、回避することができる。 Further, unlike the sixth embodiment, when the base plate is conductive, the wires need to be connected directly to the flexible substrate rather than to the base plate. must be connected to the base plate with The properties of the insulating adhesive used to attach the flexible substrate may change due to moisture absorption over a long period of time. is desirable. However, if the sealing resin that covers the connecting portion between the base plate and the flexible substrate is thermally deformed, it may affect the measurement value of the mechanical quantity measuring device. In contrast, in Embodiment 6, the electrode 4c for connecting the flexible substrate 61 is provided on the thick frame portion 21, and the flexible substrate 61 is attached to the frame by using a bonding material such as solder that has high long-term reliability. Since it can be joined to the portion 21, it is not necessary to cover the connecting portion between the flexible substrate 61 and the base plate 3e with resin (sealing resin). Therefore, it is possible to prevent the thermal deformation of the resin covering the connecting portion between the flexible substrate 61 and the base plate 3e from affecting the measured values of the mechanical quantity measuring device.

以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。 Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment, the invention is not limited to the above embodiment, and can be variously modified without departing from the gist of the invention. Needless to say.

例えば、歪検出部として、歪検知回路を形成した半導体チップ2(歪センサーチップ)の代わりに、歪ゲージを用いることもでき、その場合、歪ゲージを絶縁性の構造体(ベース板3)上に搭載することができる。 For example, instead of the semiconductor chip 2 (strain sensor chip) on which the strain sensing circuit is formed, a strain gauge can be used as the strain detector. can be mounted on

1,1a,1b,1c,1d,1e 力学量測定装置
2 半導体チップ
2a 電極
3,3a,3c,3d ベース板
4,4a 導体パターン
4b 導体パターン(電極)
4c 電極
4d 配線
5 接合材
6 ワイヤ
7 測定対象物
8 接合材
11 半導体基板
12a,12b,12c,12d 拡散抵抗領域
21 フレーム部
22 内側領域
31 封止部
32 空間
33 内壁
41 角部
42 後退領域
51 窪み部
61 フレキシブル基板
62 電極
63 接合材
101 力学量測定装置
102 半導体チップ
103 ベース板
105 接合材
107 測定対象物
108 接合材
1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e mechanical quantity measuring device 2 semiconductor chip 2a electrodes 3, 3a, 3c, 3d base plates 4, 4a conductor pattern 4b conductor pattern (electrode)
4c electrode 4d wiring 5 bonding material 6 wire 7 measurement object 8 bonding material 11 semiconductor substrates 12a, 12b, 12c, 12d diffusion resistance region 21 frame portion 22 inner region 31 sealing portion 32 space 33 inner wall 41 corner portion 42 receding region 51 Recess 61 flexible substrate 62 electrode 63 bonding material 101 mechanical quantity measuring device 102 semiconductor chip 103 base plate 105 bonding material 107 object to be measured 108 bonding material

Claims (20)

歪検出部と、前記歪検出部を搭載する絶縁性の構造体と、を備える力学量測定装置。 A mechanical quantity measuring device comprising: a strain detector; and an insulating structure on which the strain detector is mounted. 請求項1記載の力学量測定装置において、
前記歪検出部は、歪センサーチップまたは歪ゲージである、力学量測定装置。
In the mechanical quantity measuring device according to claim 1,
The mechanical quantity measuring device, wherein the strain detector is a strain sensor chip or a strain gauge.
請求項1記載の力学量測定装置において、
前記歪検出部は、導電性の第1接合材を介して前記構造体に搭載されている、力学量測定装置。
In the mechanical quantity measuring device according to claim 1,
The mechanical quantity measuring device, wherein the strain detector is mounted on the structure via a conductive first bonding material.
請求項3記載の力学量測定装置において、
前記第1接合材は、半田からなる、力学量測定装置。
In the mechanical quantity measuring device according to claim 3,
The mechanical quantity measuring device, wherein the first bonding material is solder.
請求項3記載の力学量測定装置において、
前記第1接合材は、金属ナノ粒子からなる、力学量測定装置。
In the mechanical quantity measuring device according to claim 3,
The mechanical quantity measuring device, wherein the first bonding material is made of metal nanoparticles.
請求項5記載の力学量測定装置において、
前記金属ナノ粒子は、銅ナノ粒子である、力学量測定装置。
In the mechanical quantity measuring device according to claim 5,
The mechanical quantity measuring device, wherein the metal nanoparticles are copper nanoparticles.
請求項6記載の力学量測定装置において、
前記銅ナノ粒子の平均粒径は、Φ100nm以下である、力学量測定装置。
In the mechanical quantity measuring device according to claim 6,
The mechanical quantity measuring device, wherein the average particle diameter of the copper nanoparticles is Φ100 nm or less.
請求項1記載の力学量測定装置において、
前記歪検出部は、第1方向の第1歪と前記第1方向と直交する第2方向の第2歪との差分に対応する信号を出力する、力学量測定装置。
In the mechanical quantity measuring device according to claim 1,
The strain detector outputs a signal corresponding to a difference between a first strain in a first direction and a second strain in a second direction orthogonal to the first direction.
請求項1記載の力学量測定装置において、
前記構造体は、前記構造体の中心に対して点対称な平面形状を有する、力学量測定装置。
In the mechanical quantity measuring device according to claim 1,
The mechanical quantity measuring device, wherein the structure has a planar shape that is point-symmetrical with respect to the center of the structure.
請求項1記載の力学量測定装置において、
前記構造体の平面形状は、正方形状である、力学量測定装置。
In the mechanical quantity measuring device according to claim 1,
The mechanical quantity measuring device, wherein the planar shape of the structure is a square.
請求項1記載の力学量測定装置において、
前記構造体の外周部は、前記構造体における前記外周部よりも内側の第1領域に比べて、剛性が高く、
前記歪検出部は、前記第1領域に搭載されている、力学量測定装置。
In the mechanical quantity measuring device according to claim 1,
an outer peripheral portion of the structure has higher rigidity than a first region inside the outer peripheral portion of the structure;
The mechanical quantity measuring device, wherein the strain detector is mounted in the first region.
請求項1記載の力学量測定装置において、
前記構造体の外周部の厚さは、前記構造体における前記外周部よりも内側の第1領域の厚さよりも厚く、
前記歪検出部は、前記第1領域に搭載されている、力学量測定装置。
In the mechanical quantity measuring device according to claim 1,
the thickness of the outer peripheral portion of the structure is thicker than the thickness of a first region inside the outer peripheral portion of the structure;
The mechanical quantity measuring device, wherein the strain detector is mounted in the first region.
請求項12記載の力学量測定装置において、
前記歪検出部の直下における前記構造体の厚さは、300μm以下である、力学量測定装置。
In the mechanical quantity measuring device according to claim 12,
The mechanical quantity measuring device, wherein the structure has a thickness of 300 μm or less immediately below the strain detecting section.
請求項12記載の力学量測定装置において、
前記第1領域上に形成され、前記歪検出部を封止する封止樹脂部を更に備える、力学量測定装置。
In the mechanical quantity measuring device according to claim 12,
A mechanical quantity measuring device, further comprising a sealing resin portion formed on the first region and sealing the strain detecting portion.
請求項14記載の力学量測定装置において、
前記構造体の前記外周部の内壁を、前記構造体の角部の近傍において、前記角部に近づくように後退させている、力学量測定装置。
In the mechanical quantity measuring device according to claim 14,
The mechanical quantity measuring device, wherein the inner wall of the outer peripheral portion of the structure is retracted in the vicinity of the corner of the structure so as to approach the corner.
請求項15記載の力学量測定装置において、
前記構造体における前記内壁を前記角部に近づくように後退させた領域は、円形状の平面形状を有している、力学量測定装置。
In the mechanical quantity measuring device according to claim 15,
A mechanical quantity measuring device, wherein a region in which the inner wall of the structure is recessed so as to approach the corner has a circular planar shape.
請求項16記載の力学量測定装置において、
前記構造体における前記内壁を前記角部に近づくように後退させた領域に、窪み部が設けられており、
前記封止樹脂部の一部が前記窪み部内に侵入している、力学量測定装置。
In the mechanical quantity measuring device according to claim 16,
A depression is provided in a region where the inner wall of the structure is retracted so as to approach the corner,
A mechanical quantity measuring device, wherein a part of the sealing resin portion is intruded into the recess portion.
請求項12記載の力学量測定装置において、
前記構造体の前記外周部に接合されたフレキシブル基板を更に備える、力学量測定装置。
In the mechanical quantity measuring device according to claim 12,
A mechanical quantity measuring device, further comprising a flexible substrate joined to the outer peripheral portion of the structure.
請求項18記載の力学量測定装置において、
前記構造体は、前記フレキシブル基板の電極を前記歪検出部に電気的に接続するための配線を有する、力学量測定装置。
In the mechanical quantity measuring device according to claim 18,
The mechanical quantity measuring device, wherein the structure has wiring for electrically connecting the electrodes of the flexible substrate to the strain detecting section.
請求項1記載の力学量測定装置において、
前記構造体は、導電性の第2接合材を用いて、導電性の測定対象物に取り付けられる、力学量測定装置。
In the mechanical quantity measuring device according to claim 1,
The mechanical quantity measuring device, wherein the structure is attached to a conductive measurement object using a second conductive bonding material.
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